[参考译文] DRV8824-Q1：电机停止时的输出波形异常

您好、Henry：

感谢您发帖。 原理图标题提到了直流电机。 DRV8824-Q1是一款具有集成微步进分度器的步进电机驱动器。 我假设使用的电机是具有 A 相和 B 相双极绕组的步进电机。

必须通过停止 STEP 输入脉冲来停止步进电机。 如果电机通过 nENBL 引脚停止、则电桥将进入 Hi-Z 模式电机反电动势、BEMF 将在输出引脚上可见。 请通过此波形捕获告知我们电机在此应用中是如何停止的。 谢谢你。

此致、Murugavel  

您好、Henry：

不得使用 nENBL 引脚停止步进电机。 正如我在之前的答复中提到的、H 桥将变为 Hi-Z、而电机 BEMF 将显示在 OUTx 引脚上、就像您在波形捕获中所显示的、直到系统惯性耗散。 这不是问题。 这是电机以 nENBL 停止时的预期行为。 使用这种方法无法保证步进电机的精确停止位置、因为可能会由于系统惯性而发生潜在的过冲。  

为避免出现这种情况、必须先停止步进脉冲以停止电机、并在几毫秒(毫秒)后根据系统惯性禁用 nENBL。  

此致、Murugavel  

您好、先生、

我可以提问吗？

我们可以看到 Ch1 AOUT1具有大约1V 至2V 的压降。 我想确认导致此问题的原因是什么？ 我已经检查了 drv8824数据表中的0.63Ω rds、但我仍想确认 rds 是否导致了此压降？

2.如果需要解决这个压降问题、或者这是一个正常的波形？ 是否有其他方法可以解决该问题？

Ch2是 Aout1电流。 正弦波、我们是否需要调整电流波形？

4.如果我们需要解决 BEMF 问题?

5.如何确认可以 使用1/32微步进驱动一些两相电机？ 我们是否可以使用任何条件来进行选择？  

6.我们可以看到社区上的其他人撰写了有关使用 CONTROL AVREF/BVREF 直接关闭 AOUT/BOUT 电流的文章。 这是否是正确的控制方法？ 它是否有其他副作用？

电机输出波形：

DRV8824-Q1 H 桥 FET 参数：  

两相电机规格：  

Michael、您好！

假设电流处于器件支持的电平范围内、Rdson 不会对压降产生影响。 这是由目标速度下电机的反电动势(BEMF)造成的。   

Unknown 说：

2.如果我们需要解决这个压降问题、或者这是一个正常的波形？ 是否有其他解决问题的方法？

通常、如果 VM 电压不足以克服目标速度下的 BEMF 电压、就会发生这种情况。 充分增加 VM 将有助于在应用的工作条件下克服该步进电机的这一障碍。 您还可以使用 A/BVREF 减小 IFS (满量程电流)设置、以改善这种情况、但扭矩可能会因此而减小。

Unknown 说：

3.Ch2是 Aout1电流。 是否需要调整电流波形以使其变为正弦波？

该电流波形表明、VM 不足以在应用步进电机的目标速度下克服 BEMF。  

Unknown 说：

4.如果我们需要解决 BEMF 问题？

必须增大 VM、或者必须减小目标速度和/或 IFS 电流设置。

Unknown 说：

6.我们可以看到社区中的其他人撰写了关于使用控制 AVREF/BVREF 直接关闭 aout/bout 电流的文章。 这是否是正确的控制方法？ 是否有其他副作用？

取决于您希望在应用中实现的效果。 如果您在阶跃停止后需要使用现有的 IFS 保持电流、则不必更改 xVREF。 如果您希望在阶跃停止后保持较低的保持电流、可以在阶跃停止时减小 xVREF、并在开始阶跃输入之前将 xVREF 增加到正常值。  

此致、Murugavel  

您好、先生、

感谢您的回答。 但我仍然需要澄清一些问题。

假设电流处于器件支持的电平范围内、则 Rdson 不会导致压降。 这是由目标速度下电机的反电动势(BEMF)造成的。   

问：BEMF 产生的反向电流可能会部分减小原始电流消耗、但不足以抵消 Rds-on 引起的所有正向电流和压降。

通常在 VM 电压不足以以目标速度克服 BEMF 电压时会发生这种情况。 充分增加 VM 将有助于在应用的工作条件下克服该步进电机的这一障碍。 您还可以使用 A/BVREF 减小 IFS (满量程电流)设置、以改善这种情况、但扭矩可能会因此而减小。

问：您是否需要增加 VM 电压或需要增加更大的电容？  

• 我尝试通过更改 A/BVREF 设置将电流从1.6A 降低至1.2A。 我们可以看到、压降有所改善、但仍然会下降到超过1V。 我们可以在 Aout/BOUT 电压中看到一些噪声。 该噪声测量值1.2A 是否过低？
• 我还尝试添加47 μ F 电容、但看不到任何改进。

Aout/BOUT 1.2A：

 

VM 添加2*22uF MLCC： 
CH1：VM、CH2：AOUT1 

VM 增加2*22uF MLCC +47uF E-cap： 

CH1：VM、CH2：AOUT1 

您好、Michael：

根据您之前捕获的 I-AOUT1、这意味着 VM 不足以克服 BEMF、需要增加。 这仅与电流波形失真有关。

关于压降、我重新查看了步进电机数据表、因为它不是我下载的高分辨率电机、并将其放大以验证线圈电阻。 在 Ta = 25C 时、结合 Rdson HS + LS = 1.28欧姆、阻抗为8欧姆。 这就是压降的原因、每个 FET 上会下降约1.66V。 该步进电机的更好选择是 DRV8434等驱动器。   

VOUT 波形中的压降是由 VM 电源压降引起的、如您发送的最近一个示波器捕获中的黄色纹波迹线所示。 电机电流设置为1.24A、因此您需要高得多的大容量电容来尽可能减少该压降。 在全步进驱动中、有时两个线圈都会通电。 这意味着 VM 电源上的负载加倍、即2 x 1.24A、因此您可能需要使用电压升压来在不产生压降的情况下提供如此大的电流。 所需的大容量电容器大约为470uF。    

此致、Murugavel  

您好、先生、

我尝试更改 VrefA/VrefB 和 VM 电压以找到更合适的设置。

(DRV8824最大 ICHOP 1.6A 和电机最大电压16V。)

如果要达到1.24A、我们必须增大 VM 14V/ICHOP 1.6A。

如果我将 VM 固定为12V、则 IAOUT1只能达到最大1.13A。  

1. IAOUT1是否不能达到由 BEMF 引起的 ICHOP？
2. 我们可以看到 AOUT1 VM 12V/ICHOP 1.5A 的波形没有 PWM 脉冲。 这意味着电流没有达到其最大值？
3. 当电流尚不稳定时、压降将始终存在。 只有微步进才能解决压降问题？ 还是改用电阻较低的 MOSFET？

ITOP=1.24A 

ICHOP=1.3A 

ICHOP=1.4A 

ICHOP=1.5A 

ICHOP = 1.6A 

VM 12V/ICHOP 1.4A、IAOUT1=1.04A： 

VM 12V/ICHOP 1.5A、IAOUT1=1.10A： 

VM 12V/ICHOP 1.6A、IAOUT1=1.13A： 

VM 14V/ICHOP 1.6A、IAOUT1=1.23A：

VM 16V / ICHOP 1.6A、IAOUT1=1.23A：

您好、Michael：

如果我将 VM 固定为12V、则 IAOUT1只能达到最大1.13A。  

1. IAOUT1是否不能达到由 BEMF 引起的 ICHOP？

是的、这是正确的。

完全正确。  由于从未实现过 ICHOP、因此电桥未因电流斩波而关闭。

Unknown 说：

电流尚不稳定时、压降将始终存在。 只有微步进才能解决压降问题？ 还是更改为较低电阻的 MOSFET？[/报价]

chenwei chenwei 说：

关于压降、我再次查看了您的步进电机数据表、因为此压降不是我下载的高分辨率、并放大了它以验证线圈电阻。 在 Ta = 25C 时、结合 Rdson HS + LS = 1.28欧姆、阻抗为8欧姆。 这就是压降的原因、每个 FET 上会下降约1.66V。 该步进电机的更好选择是 DRV8434等驱动器。  [报价]

如前所述、对于要用于最大程度地降低压降的8欧姆步进电机、输出 FET 的 Rdson 必须低于 DRV8824。 例如、如果 LSFET+HSFET 的 Rdson = 330 mΩ 与 DRV8824的1.28 Ω 相比、DRV8434会是更好的选择。

此致、Murugavel  

[/quote]

您好、先生、

我尝试了测试 DRV8434A-Q1并与 DRV8424-Q1进行了比较。

1. 我们可以看到、VAOUT1压降已降低。
2. VM 和 VAOUT1的压降仍然非常大。
3. 我尝试使用1/32步进、但无法确认 它是否改善了压降。
4. 如何判断该波形是否正常？ 是否有标准可用于判断这种下降是否可接受？ 例如、3%或5%或9-16V 电机工作电压...

DRV8434A-Q1： 

DRV8434A-Q1 1/32步进：

DRV8434A-Q1 1/128Ustep：

您好、Michael：

应用中的电流波形无法达到目标峰值、因为对于 VM 电压和您使用的 STEP PPS (每秒脉冲)。 在较快的步进速率下、电流无法足够快地上升、因为电源电压无法克服电机和 BEMF 的电感。 DRV8434A 具有较低的 Rdson、因此与 DRV8824相比、压降将更好。 如果将步进速率降低到使用电流测试的一半、将达到目标值、并且波形将呈正弦波形。 如果您可以以现有的步进速率增加 VM、您将获得目标电流并具有正弦电流波形。  

请参阅以下示例捕获、这些示例捕获是使用1/32阶跃、25000 PPS、目标电流设置为大约1.6A、驱动器 DRV8434 (与 DRV8434A 类似)进行的。 绿色是电机电流、黄色是 AOUT1电压。 您可以看到、需要 VM = 18V 才能在25000 PPS、1/32步进下实现目标电流。 电流波形也符合预期。 当 VM > 18V 时、电流调节负责处理目标电流并将其保持在~ 1.6A 稳压、此外波形为正弦波形。 我使用的电机是 NEMA17步进电机 、具有2.1 Ω 直流电阻和1kHz 频率下约4mH 电感。  

VM = 9V 时

VM = 12V 时

VM = 18V

VM = 24V 时

VM = 28V 时

VM = 33V

谢谢你。

此致、Murugavel