This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] LM5106:步进电机奇怪的电流输出

Guru**** 2322270 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5106, INA240
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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/593614/lm5106-stepper-motor-weird-current-output

器件型号:LM5106
主题中讨论的其他器件: INA240

嗨、大家好  

最近、我们使用 LM5106和 MOSFET H 桥配置开发了新的步进电机驱动器。 我必须提到、我们必须在7月之前对新产品进行午餐、因此我们将感谢您的任何帮助。

问题是、我在 高于420RPM 的速度下具有有线电流输出。 请查看下图。

 红线是我们的微频输出、它馈入 PID 参考线、蓝色线是从分流电阻器输出的电流。 绿色线是 PWM 的输出。 PWM 1表示正向100%、反向-1表示100%。 您可以看到、我的 PWM 达到最大值、但仍然无法实现所需的电流。 我知道这是由于反 EMF 的影响、但它的形状对我来说还是不是很合乎逻辑的、我无法解释它。

但是、在较低的300rpm 时、我会获得更有意义的结果、请查看下图。

尽管由于电感而产生的反馈电流会混乱、但仍然可以接受。

如果我转速更高 、则图形 会变得更糟。 下图是在600rpm 时捕捉的

 如果我的转速比这个高一点、电机将停止运转。

因此,我想知道是否有人可以帮助解释图表,即使有人可以帮助解决这个问题,也会更好。  

供您参考

  • Vbus 电压为24伏->由于客户猜测、我无法更改电源抑制源。 但是、我已经测试了48伏电压、由于能够更好地对反电动势电压进行过通信、因此显然可以提供更合适的输出
  • 电机电感为2.1mh
  • 电阻为1.1欧姆
  • 电机额定电流为4.0A/相

  • 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。
    你好、Nima

    在此感谢您关注 TI。 我已联系相应的产品组。 您很快就会听到他们的声音。

    此致、
    云生
  • 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。
    NIMA、

    我是 LM5106的应用工程师、将与您一起处理此项目。 首先、我想更好地了解应用:

    -分流器位于电路中的什么位置?
    -图是否高于实际收集的数据或工具仿真?
    - LM5106输出的波形是什么样的? 您是否怀疑 LM5106是问题原因?
    -显示具有驱动器、FET、分流器和电机的电路部分的部分原理图将非常有用。
    - RDT 的值用于设置死区时间? 您是否已确认此死区时间设置可满足 RPM 范围内的应用需求?

    希望我们能够解决您的问题、并帮助您的团队满足您的最后期限。

    此致、

    Daniel
  • 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。
    你(们)好

    -分流器位于电路中的什么位置?
    我们使用 INA240与电机内联来收集电流信息。 优点是 INA240是双向电流感应 IC。 因此、我没有低侧电流问题。

    -图是否高于实际收集的数据或工具仿真?
    实际上,我们创建了一个用作示波器的软件。 每次我们触发软件时、它都会从电流环路的基准和反馈以及输出中为我们提供最后2000个样本。 如果您需要任何其他现存的信息、我仍然可以添加到软件中。 因此,如果您需要任何其他读数,请告诉我。

    - LM5106输出的波形是什么样的? 您是否怀疑 LM5106是问题原因?
    LM5106完美无缺。 LM5106之后的 PWM 也会清除。 问题肯定不是来自 LM5106。 我们的问题很可能是由于我们在算法侧控制电机的方式上发生了一些错误等


    -显示具有驱动器、FET、分流器和电机的电路部分的部分原理图将非常有用。
    我想知道您是否可以向我提供您的电子邮件地址或其他信息。 因为这是一个公司项目。 公开披露原理图不是很方便。

    - RDT 的值用于设置死区时间? 您是否已确认此死区时间设置可满足 RPM 范围内的应用需求?
    此时我不会对该值进行重新计算、但我确信这不是死区时间问题。 到目前为止、LM5106在20kHz 下工作正常。 在较高频率下、LM5106低于4安培时将会烧坏、而 LM5106在高于25KHZ 的任何速度下都存在许多问题、但这一个问题我很可能会为其创建另一个页面。
  • 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。
    NIMA、

    感谢您提供更多详细信息。 我已向您发送了一封 e2e 私人消息/朋友请求、以便您可以安全地与我共享原理图。

    如果您使用数字控制、一种可能考虑的问题是 PID 控制器采样率与系统带宽之间的关系。 PID 回路的运行速度是否不够快、无法跟上电站的发展步伐? 使用的控制器是什么?

    收到原理图后、我将查看这些原理图、并告诉您是否看到任何有用的东西。 请理解、我可能无法调试与 TI 器件无关的问题。

    此致、

    Daniel
  • 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。

    你好、Nima、

    感谢您考虑 TI 器件以满足您的任何和所有需求。

    您是否可以尽可能地共享原理图?

    此致、

    Ritesh

  • 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。
    你好、Daniel

    实际上、我们以与 PWM 频率25KHZ 相同的速度运行 PID。 我们已经尝试过更高速度的 PID 和 PWM。 高达100kHz、这非常高。 结果仍然是一样的、没有任何改善。

    PID 在高速下饱和、并强制 PWM 达到100%占空比。 响应速度非常快,这是正确的,但电流输出甚至不能接近请求参考,不能到达折射不是一个问题,但电流的形状会被分解,而这种形状失真是一个问题。 在我看来、这不是 PID 响应时间问题。 我必须提及的是、我们的竞争对手以完全达到100% PWM 的相同速度对我们的产品进行测试。 但是、当我们使用非常昂贵的精确电流探头测量其电流输出时、其输出与我们的输出实际上是有意义的对抗、我们在全速和低于100% PWM 占空比时的电流输出实际上会混乱。

    我们的原始 PWM 以中心对齐。 但昨天我们尝试了一个 PWM 信号、该信号看起来与受 TI 参考设计启发的慢速衰减 PWM 完全相同。 因此,电流输出会变得更加稳定,但经过一段时间后,硬件会变得不稳定并开始老化。 我们对新的 PWM 进行了几次测试、一次是 INA240烧坏、另一次是 LM5106烧坏、另一次是 MOSFET 烧坏。 在我获得更好的结果后、仍在测试慢速衰减 PWM 信号、我将再次向您更新相关信息。

    但我的竞争对手仍然运行以中心对齐的25KHZ PWM、并将 PWM 占空比设置为100%、并且具有非常有意义的满电流输出、我们没有。我真的不知道问题来自哪里。

    感谢您的快速回复,希望您能引导我们解决这一问题:D。
  • 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。

    NIMA、

    我通过私人消息收到了原理图、并已与 Ritesh 进行了审阅。 我们没有发现任何与 LM5106或功率 MOSFET 级相关的问题。 我收到的原理图未显示 H 桥电源的任何大容量电容、但我想它们在完整的原理图文档中的其他位置显示。  旁路不足可能是在较高转速下运行时无法消耗足够电流的原因之一

    我们怀疑您可能遇到控制问题。 需要考虑的一些事项:

    -检查任何反馈值的缩放比例并确保没有任何钳制

    - 在 PID 循环中,检查常量和乘法器是否符合需要

    - 通常开关频率和环路带宽不同-您是否尝试加快与 PWM 相关的 PID?

    -使用您的定制软件仪器测量的电流是否与使用精确电流探头测量的电流相匹配?

    由于该问题似乎与 TI 器件无关、我们真诚地提供上述想法、但我们可能无法进一步调试系统问题。

    祝您好运、如果您发现问题所在、请务必告知我们、因为这将使整个 e2e 社区受益。

    此致、

    Daniel

  • 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。
    你好、Daniel

    对于你问的控制方面的问题、我认为我还可以。 但关于大容量电容器、我不确定。 在我今天向您发送的第二条消息中、您可以看到、我们在24伏输入下仅使用一个电容器、即330uf/50V。 我很害怕,因为你说这可能不够。 但 PWM 输出是干净的。 该问题可能会由该电容器引起吗?
  • 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。
    尝试使用一个或多个陶瓷电容器向每个半桥添加100nF - 470nF 电容。 放置位置应尽可能靠近 FET。 尝试使电流环路尽可能小、以使电流从电容器流出、流入高侧漏极、然后从低侧源极流回电容器/GND。 在1uF - 10uF 范围内的第二个电容(或一组电容)放置在与半桥的距离旁边

    您可以先将第一组电容器(数百 nF 范围)添加到一个半桥并进行测试、从而尝试这些模块的效果。 如果您注意到正效应、则可以添加更多电容器、并最终将相同电容器应用于其他半桥。

    330uF 大电容对于电路板大容量电容而言很好、但 MOSFET 的立即导通电流需要能够快速提供。 这是上面建议的附加局部电容器所涵盖的功能。

    请尝试一下、并让我们知道它是如何发展的。

    Daniel