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[参考译文] DRV8323:偏移校准问题

Guru**** 1791630 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8323
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1378175/drv8323-offset-calibration-issues

器件型号:DRV8323

我在 DRV8323S 上运行失调电压校准时遇到问题。 当我将 CAL 引脚拉至高电平时、等待约2ms 让驱动器内部校准完成、并通过在约122ms 内平均4096个 ADC 样本来执行我自己的校准、然后将 CAL 引脚再次拉至低电平、SOx 引脚上的电压会发生变化、因此失调电压校准无法消除失调电压。 我使用的是 MOSFET VDS 检测模式、如数据表第44页和第45页所述。

我附上了一个显示 CAL 引脚(CH3)和 SOA 电压(CH1)的屏幕截图。 器件启用后约12ms、CAL 引脚被拉至高电平、然后执行软件校准序列、CAL 被拉至低电平并启用低侧 MOSFET。 问题是此时 SOA 引脚上的电压下降了一个位、这会导致测得的电流出现偏移。 SOA 电压看起来有"噪声"、这是由于 ADC 内部采样电容器充电所致、这是正常现象。

整个波形 放大了 CAL 被拉低的部分

我尝试了以下步骤来尝试解决此问题、但没有成功:

  • 使用 SPI 设置校准位
  • 通过 SPI 读回寄存器可确认寄存器已成功写入
  • 将 IDRIVE 设置设置设为最小值
  • 它会在低侧 FET 导通的情况下执行校准
  • 在 CAL 引脚为低电平且所有 FET 均关闭的情况下进行校准(效果与 CAL 引脚为高电平时相同)
  • 在没有 RDS (on)电流感应的情况下进行校准、然后再启用它
  • 在校准时和未连接电机
  • 已验证 VREF 电压是否稳定(3.30V)
  • 验证 VCP - VM 电压稳定(11.0V)
  • 经验证的 SNA - SHA 电压(Vds)为零(0.0mV)
  • 2个不同的板都存在相同的问题

所有三个 CSA 在校准后都会发生 SOx 电压偏移。

在校准之前、通过 SPI 向器件发送以下命令:

drv8323communicate(0b0001101110001000, spi_buf); // unlock registers, set gate drive current for hs

drv8323communicate(0b0010000010001000, spi_buf); // set gate drive current for ls

drv8323communicate(0b0001000000100001, spi_buf); // set 3x pwm mode, clear fault

drv8323communicate(0b0010100000000000, spi_buf); // set ocp deglitch to 2us, ocp level to 0.06v, dead time to 50ns, ocp latched fault

drv8323communicate(0b0011011111100000, spi_buf); // set rdson current sense, 40v/v csa gain

在尝试找到解决方案时、我还注意到、如果我缩短启用器件和将 CAL 引脚拉至高电平之间的12ms 延迟、CSA 校准误差会更大。 将延迟增加到12ms 后、似乎没有提高校准精度。

我将使用 BSZ0901NS MOSFET 进行 RDS (ON)电流检测、以防情况发生重大。 我已经验证、当 IDRIVE 设置为260/MOSFET 时、520mA 的栅极或漏极引脚上没有振铃或过冲。 此 MOSFET 的 RDS (on)在25摄氏度下为1.7毫欧、在150摄氏度下为2.7毫欧、我计划使用在温度传感器上执行软件增益补偿。

从我执行的测试来看、放大器输入的内部短路似乎无法正常工作(因为当所有 FET 都关断且放大器在内部短路时也会发生)、这会导致该问题。 很遗憾,我尝试了很多解决办法,都失败了,我再也不想了。

这是我看到的问题的根本原因吗、有人能建议解决此问题的方法以便我能够正确执行失调电压校准吗?

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Andrew、您好!  

    感谢您的提问并使用我们的论坛!

    请让我来看看您提供的信息、并在本周跟进此事并提供进一步的回应。  

    此致、  

    -约书亚

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    你好、Joshua:

    有更新吗? 我仍然无法正确执行失调电压校准。

    此致、

    Andrew

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    Andrew、您好!   

    由于本周是美国的一个重大节日、我对这一漫长的反应时间表示歉意。  不过、 我仍在研究这项调查、并会在星期一前提供意见。   

    请期待您的进一步答复。

    此致、  

    -约书亚  

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    Andrew 再次您好!

    提供状态更新、让您知道我仍在内部讨论此问题、目的是在周末之前进行跟进、尤其是因为这是一段很长的时间。  

    请期待您的回复。

    此致、  

    -约书亚

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    你好、Joshua:

    这一问题是否有进展?

    此致、

    Andrew

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    您好、Andrew、很抱歉耽误您的时间。

    请期待我在第二天内回复。

    感谢您的耐心。  

    此致、

    -约书亚

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    Andrew、您好!  

    我对我的休假表示歉意、并想跟进此问题:  

    我们已经在本 E2E 主题中讨论了 失调电压校准行为:( e2e.ti.com/.../drv8323-drv8323-auto-offset-calibration ),并认为提供的建议将该失调电压存储在 MCU 中并纠正任何异常可能是最佳的前进路径。   

    我还想注意的是、失调电压校准值将因校准而异、 如果仅在不变的系统条件下执行此操作、这不会导致许多问题。  

    此致、

    -约书亚

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    你好、Joshua:

    我已在偏移校准阶段存储 MCU ADC 读数的值、然后减去该偏移以获得电流。

    不过、当退出校准模式并且没有电流流过相位时、DRV8323上的 CSA 输出会发生变化(变化约为10mV、但运行时间会发生变化)、因此该校准方法在消除失调电压方面不有效、并会保留一些残余失调电压。

    执行的测试中的系统条件没有变化、因此这不是偏移校准问题的原因。

    假设 CSA 执行校准后的输出失调电压为10mV、则具有40倍增益的测量电流中的失调电压为10mV/40/1.7mOhm = 425mA。 我的目标是在应用中实现小于100mA 失调电压的目标。 使用 DRV8323是否可以实现这一点? 对于如何进一步减小失调电压、您有什么建议吗?

    此致、

    Andrew

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    Andrew、您好!

    很抱歉、Joshua 计划  到下周结束不上班。 返回后、他将提供更新。

    此致、

    Anthony Lodi

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    Andrew、您好!  

    感谢您的耐心等待。

    这是一个非常有趣的情况。  另一个建议是将 CSA_CAL_X 引脚写入高电平和低电平、而不是在外部输入端切换为高电平/低电平(如果尚未切换)、并尝试运行校准的时间比12ms 长得多(尝试1-2秒来观察是否明显任何变化)  

    输入失调电压只应在±4mV 以内、因此我很想知道在校准期间是否通过电路增加了额外的噪声。 执行此校准时、电路板上的整个系统是否已隔离(仅连接/供电驱动器)? 这可能是另一个潜在因素。  

    此致、  

    -约书亚

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    你好、Joshua:

    我尝试运行校准的时间更长 (1秒至5秒)、但行为与之前相同、当退出校准模式时、CSA 的输出电压仍会漂移。 我已经尝试了 CAL 引脚和设置 寄存器中的 CSA_CAL_X 位、并且同时进行了这些设置、但这似乎对该行为没有任何影响。

    遗憾的是、无法将驱动器与所有噪声源完全隔离、但我已经尽力减少供电组件的数量。 在测试过程中连接/供电的唯一对象是用于微控制器的降压转换器、用于微控制器模拟电源的 LDO 以及将微控制器连接到我的计算机的调试器。  即使其中一个噪声会给 CSA 引入额外的噪声、也 不会解释为什么在退出校准模式时输出会发生偏移、因为在对任何噪声求平均值后、偏移仍然可见。

    此致、

    Andrew

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    Andrew、您好!  

    感谢您的答复和说明。

    此系统引起的失调电压似乎无法通过典型方法降低到超过此阈值、理想做法是使 MCU 自动存储每次器件校准时发生的失调电压、并按照前面讨论的绝对量移动 CSA 输出。

    我相信您以前曾尝试过将此失调电压存储到 MCU 中 、但以前可以达到的最低失调电压阈值是多少?

     在您的代码中、是否可以在每个周期花费1ms 或更短的校准偏移平均值并让 MCU 调整 CSA 测量?  在增加系统设置的总时间的同时、这可能是最有效的做法。  

    此致、

    -约书亚

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    你好、Joshua:

    目前、在校准模式下、我通过设置 CSA_CAL_X (该过程大约需要 122ms)平均4096个样本、并从 CSA 的 ADC 读数中减去该值以获得电流。 下电上电之间不会存储任何校准值。

    在偏移校准过程中获得的 ADC 平均值的平均值为:

    芯片1:2048 (SOA)、2053 (SOB)、2032 (SOC)

    芯片2:2056 (SOA)、2047 (SOB)、2061 (SOC)

    芯片3:2034 (SOA)、2042 (SOB)、2062 (SOC)

    芯片4:2045 (SOA)、2027 (SOB)、2052 (SOC)

    芯片5:2064 (SOA)、2051 (SOB)、2052 (SOC)

    芯片6:2022 (SOA)、2055 (SOB)、2029 (SOC)

    执行失调电压校准后剩余的失调电压、通过从上述校准期间的平均值中减去 ADC 读数而获得:

    芯片1:-12 (SOA)、-15 (SOB)、-11 (SOC)

    芯片2: -16 (SOA)、-13 (SOB)、-11 (SOC)

    芯片3: -15 (SOA)、-13 (SOB)、-14 (SOC)

    芯片4: -12 (SOA)、-14 (SOB)、-13 (SOC)

    芯片5:-9 (SOA)、-12 (SOB)、-11 (SOC)

    芯片6:-17 (SOA)、-13 (SOB)、-12 (SOC)

    请注意、以上结果以位为单位、使用具有3.3V 基准电压的12位 ADC。 残余失调电压是通过取1000个样本的平均值来获得的。 如果 I 下电上电多次、残余失调电压似乎保持相对恒定、在大约±5 (±4.02mV)的范围内波动。

    一种可能的解决方案是在校准后对偏移12进行硬编码、这应该会显著减少偏移。 我必须验证这种解决方案在温度和输入电压变化时的稳定性、但到目前为止它似乎充满希望。 残余偏差也可能因芯片批次而异、但目前我无法测试、因为我的所有芯片都来自同一批次。 您认为此方法还存在任何其他潜在问题吗?

    此致、

    Andrew

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    Andrew、您好!  

    感谢您的答复。   

    这看起来确实很有前景、因为我们通常可以在较高的范围内期望偏移±4mV - 5mV。  

    正如您已经提到的、有关这些方法的潜在注意事项是、批次间 的差异(虽然很小)是可能的、但更重要的是、温度变化可能更容易影响校准、并且可能会改变操作。  但总的来说、 我认为这是向前推进的最佳方法、不知道还有许多其他缺点。

    我期待听到您的进一步测试和结果,并希望您能够快速前进。  

    此致、

    -约书亚