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[参考译文] DRV8334:死区时间远高于预期

Guru**** 2398695 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8334

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/1425840/drv8334-dead-time-much-higher-than-expected

器件型号:DRV8334

工具与软件:

尊敬的技术团队:

我正在为我的设计优化设置、并注意到死区时间远高于预期。 我使用 DEADT_MODE = 1 (通过监控栅极驱动器输出(GHx 或 GLx)插入死区时间)、并且 DEADT = 001b (214ns)。

因此、在 GHx 达到0V 后、GLx 应该开始将最新的值增加大约300ns。 但是、我测量的脉冲几乎为800ns、这是奇数。 更改 DEADT 设置时、时间会增加/减少、量约为正确值、但我的偏移约为600ns。

使用的 MOSFET 为 BSC039N06NS。

通道1 (黄色):GLx

通道2 (绿色):SWx

CH3 (蓝色):相电流

CH4 (红色):GHx

数学运算(粉色):GHx - SWx =高侧 FET Vgs

我对 TDRVP (750ns)和 TDRVN (464ns)使用相当多的设置。 这是否会干扰死区时间? 当我阅读图表时、它不应该。

请提供建议。



谢谢、谨致问候
Stefan

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    您好、Stefan、

    您能详细介绍一下您的设计吗? 比如是否有栅极电阻或电容?

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    我可以向大家展示原理图的片段。 我必须可以添加栅极电阻和电容、但到目前为止它们未被使用。 我没有任何缓冲器。 我的电路中唯一的特别之处在于输出滤波器、因为电机本身具有非常低的电感(约20uH)。

    如果您还需要对每个单个寄存器进行设置、请告诉我。

    此致

    Stefan

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    您好、Stefan、

    感谢原理图。 您要在哪个点测量 GHx、SHx 和 GLx? 它是否尽可能靠近驱动器引脚? 我不确定 G-S 电阻以外的问题可能是什么、这个值可能太高了? 我会咨询我的团队、看看是否还有其他可能。

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    信号在 FET 上测量。 但我刚刚再次测量了驱动器和它们是相同的。

    如果您有建议、我很乐意使用不同的 G-S 电阻值进行测试。 但是,我认为他们不是负责的效果。

    此致、

    Stefan

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    您好、Stefan、

    您是否尝试过调整 BSTx 电容器?
    虽然 BSTx 电容器本身不会直接影响死区时间、但如果电容器的值过低、则可能会导致高侧栅极驱动缓慢充电、从而导致高侧 MOSFET 的激活延迟。 如果电容器的容值不合适、这可能会解释部分失调电压。

    在选择 BSTx 电容器时、您是否使用了以下指南?

    DRV8334在输入信号和 MOSFET 上的开关操作之间具有内置传播延迟。 这些延迟可能会因栅极驱动器的设计而异、并可能引入您可能观察到的偏移。 不过、列出的最大传播延迟为150ns、远远小于您看到的600ns 偏移。

    您的输入信号是否与预期时序一致?

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    从关于 BST 电容器的原始注释:

    我使用的电容器的电容值为280nF @ 12V、即使在最坏的情况下、该值也应该足够大。 为了进行测试、我将电容加倍、但死区时间没有变化。

    我可以看到栅极在 INHA 引脚更改(1x PWM 模式)后大约150ns 开始切换。 这是预期结果、但死区时间仍然非常长。

    此致、

    Stefan

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    您好、Yara、

    我在原理图中发现一个错误、引脚35 (VDRAIN)未连接到 U_BLOWER。 结果、电荷泵不工作。 我修复了错误、但很遗憾、死区时间没有变化、尽管 VGS 始终比 U_BLOWER 高10V 左右。

    此致、

    Stefan

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    您好、Stefan、

    我能否获得输入信号和输出信号的波形、以便我能够将该问题提交给我的团队吗?

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    我很抱歉回复晚了,但我生病了,不在办公室几天。 这里是测量值、所有信号都直接在 DRV8334上测量。

    CH1:INHA 上的 PWM 输入(1x PWM 模式)
    CH2:GLC、低侧 FET 栅极电压
    CH3:GHC - SHC、高侧 FET 栅极电压(使用高带宽差分探头测量)
    CH4:电机电流 C 相

    栅极电流设置得非常激进、以提高开关速度并降低它们对死区时间的影响。 解决死区时间后、我会再次减慢死区速度、因为当节点 SWC 压摆时、这会导致栅极上出现显著的串扰。

    如果您需要更多测量、请告诉我。

    此致

    Stefan

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    您好、Stefan、  

    我想我可能理解现在发生了什么。

    GHx 变为低电平和 GLx 变为高电平之间的时间并不都是死区时间、该时间的一部分也是 TDRIVE

    您在以下寄存器中的 TDRVP 和 TDRNP 设置是什么?

    您可以尝试调整此值、然后查看是否影响您所看到的600ns 偏移?

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    测量的设置为:
    DEADT = 0b000U;// 70ns
    TDRVP = 0b0001U;// 179ns
    TDRVN_D = 0b0000U;// 70ns
    TDRVN = 0b0001U;// 179ns

    我认为 TDRVP/TDRVN 时间没有影响。 我刚刚使用 TDRVP/TDRVN = 1600ns 进行测试、但死区时间仍为600ns。

    此致、

    Stefan

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    您好、Stefan、

    我刚使用 TDRVP / TDRVN = 1600ns 进行测试、但死区时间仍为600ns

    您是否是说死区时间偏移仍然是600ns?

    我必须与我的团队重新分组、我明天会提供 EOD 更新。

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    不是、我的意思是、无论 TDRVP/TDRVN 如何、波形都是完全相同的。

    此致、

    Stefan

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    您好、Stefan、

    我认为您可能看到的是预期行为、并且可能是死区时间变化的组合:

    以及传播延迟

    使用此器件测量死区时间的方式与我们的其他器件略有不同、当死区时间开始和结束时、可以根据所选的设置进行更改。

    是否尝试过使用  DEADT_MODE = 0?

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    我不太同意这是预期行为。

    1) 1)死区时间
    我测量从 GLC 达到0V 到高侧 FET 栅极开始上升的死区时间。 死区时间= 000的最大容差为130ns、而测得的值为600ns。 这是预料之外的、即使我们增加了150ns 的传播延迟(在我看来、是什么错了、因为它是从输入到第一个 FET 栅极电压变化的测量结果)。

    2) 2)传播延迟
    在 PWM 输入上升约150ns 后、GLC 开始下降。 这符合传播延迟和预期。 但请注意、我测量的死区时间中不包括传播延迟。

    我尝试了使用 DEADT_MODE = 0和1以及 SGD_MODE = 0和1。 虽然我看到了这些变化、但死区时间始终比预期长约600ns。

    我的意思是、死区时间会降低效率、在某种程度上可以接受。 我更担心的是、我不明白发生了什么、偏移在将来可能会因某种原因消失、这使得我们非常接近直通风险、因为我们在大多数计时寄存器中的设置最低。

    此致、

    Stefan

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    您好、Stefan、

    明天我将与我的团队会面、我会提出这一问题、因为这会让我有点不知所措。 感谢您提供的所有信息!

    此致、

    Yara

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    您好、Stefan、

    因此、我会见了我的团队、我们提供了一些建议以及一些其他问题:

    发送的最新波形、选择了什么死区时间? 因为它看起来非常接近600ns? 您是否具有最高 de4adtime 设置的波形?

    这种行为是否出现在多个装置上?

    建议尝试使用3x PWM、然后查看您的是否观察到相同的行为。

    我将尝试获取 EVM 的手来看看我是否可以在实验室中进行测试。

    此致、

    Yara

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    您好、Yara、

    请让我来回答您的问题:

    1) 1)死区时间设置:
    我在上一篇文章中已对此进行了解答:

    DEADT = 0b000U;// 70ns
    TDRVP = 0b0001U;// 179ns
    TDRVN_D = 0b0000U;// 70ns
    TDRVN = 0b0001U;// 179ns

    使用最高死区时间设置(2000ns)时、I measure 2490ns:

    2)不同的单位:
    我今天早上再次测试不同的单元,相同的行为。

    3) 3) PWM 模式:
    我使用1x PWM 和带霍尔传感器的电机、由 DRV8334负责换向。 将其更改为3倍 PWM 不仅需要电路板完全重新设计、还需要额外的软件开发。 这根本不可能实现、即使它能够解决死区时间问题、我们也不会切换到3x PWM 模式。 事实上、1x PWM 模式是选择 DRV8334而非其他驱动器的主要原因。

    请使用 EVM 继续进行测量、我速度缓慢但肯定没有时间来解决问题。

    此致

    Stefan

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    您好、Stefan、

    我仍在努力进入实验室、并自己对此进行测试。

    与此同时、我想我可能需要阐明、我不建议您更改设计或切换到3倍 PWM、而只是  通过 SPI 更改设置、将 INLx 连接到高电平并为 INHx 使用函数发生器来对3倍 PWM 进行测试。 那么、您可以观察输出吗?

    此致、

    Yara

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    您好、根据这一请求拨号、因为我已经对死区时间进行了一些测试、并看到了相同的异常-但仅在进行基于输出的死区时间注入时(我想这样做、以便尽可能缩短死区时间/让栅极驱动器的输出监控采用 MOSFET、IDRIVE 等、从而允许超出方程)。 以下是我对各种基于输出的死区时间注入设置进行测试的结果、这些设置是使用某种 FW 在同相位上的 HS 和 LS FET 之间快速切换而得出的。

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    Jonathan、您好!

    感谢额外的投入,很高兴知道我不是唯一的一个。 您使用什么 PWM 模式(1x/3x/6x)?

    此致、Stefan

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    大家好、Stefan、我将进行6次测试。 这是目前用于参考的完整寄存器设置。

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    Jonathan、您好!

    感谢您添加您的调查结果! 我将把这个问题提交给我们的系统工程师、看看他们是否有任何评论。

    此致、

    Yara

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    大家好!

    我 今天早些时候曾和 TI 的一些联系人谈论过这个问题、并且进行了解释。 正如你在上面的表中所看到的,时间是一致的,但所有的时间都增加了~400-600ns (实际上取决于你要如何测量它-理想情况下,从最低的 VGS 监控阈值电压"关断"MOSFET 到互补的 MOSFET 开始开启)。

    这主要是因为 DRV8334的模拟比较器架构、它不仅需要检测到 VGS 处于规格范围内、还需要通过抗尖峰脉冲时序来补偿噪声(考虑高侧 MOSFET 源在运行期间可以移动多少)。 很难设计器件以便在非常高的带宽下完美地监控 VGS。) 我被告知、这在其他所有栅极驱动器中或多或少都是这样的、尽管8334的架构在响应时间方面应该略有改进。

    实际上、死区时间注射系统运行良好——它只是一个数据表规格、并不能说明整个情况。 希望这对我有帮助——如果我能帮助澄清任何事情、请告诉我。

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    Jonathan、您好!

    谢谢您的澄清! 如果我得到任何其他信息、我将在该主题中添加内容。

    此致、

    Yara

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    Jonathan、您好!

    哦、你在 TI 真的有一个很有经验的联系人、有人会嫉妒的:)

    技术说明是合理的、但数据表中并没有很好地说明这一事实。 由于我使用1x PWM 模式、无论 DEADT_MODE 设置如何、都将始终插入死区时间、因此我只需要忍受它。 至少、我现在不担心将死区时间设置为最低值。

    J ü@Yara、请考虑更新数据表、感谢您的支持。

    此致

    Stefan