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[参考译文] DRV103:当 PWM 输出打开时、DRV103H IC 加热超过指定的温度限值

Guru**** 2391025 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV103

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/1181175/drv103-drv103h-ic-heating-beyond-the-temperature-limit-specified-when-pwm-output-is-turned-on

器件型号:DRV103

大家好、

我们实施了新的 DRV103H 驱动器 IC、用于在产品中操作螺线管(24V 直流/ 1A 连续电流)、以替代 DRV101 (已停产)。 该设计是根据建议的数据表开发的、下面是 IC 的设置参数。

参数:  

输入控制电压至 IC:5V DC (0或1)

电源电压:24V 直流

3. IC 驱动:低侧驱动

PWM 电阻:110K 欧姆(占空比为30%)

5.频率电阻器:215K 欧姆(24kHz 时)

6.延迟电容器:330nF (对于330uSec 初始延迟)

测试过程中观察到的问题:

首先、我们为 IC 提供了电源电压(24V)、并检查是否存在短路。  

2、后来我们提供了控制输入电压来检查 OUT 引脚的 PWM 输出。

3.最初根据计算观察到延迟时间,可能观察到很少的 PWM 信号。

4、几秒钟(大约30秒)后、IC 未提供 PWM 信号、输出引脚处于连续模式

5、后来我们从主 PCB 上移除了子 PCB、并通过为 IC 供电和控制输入电压分别重复了测试。

6、当时我们可以连续看到 PWM 信号、电磁阀也连接在二极管上(24V 和输出0V)

但 IC 会产生更多热量、即使我们提供了4层 PCB 覆铜、也无法散热、从而更好地散热。

8.在+25摄氏度的环境温度下,IC 的表现超过+85摄氏度

9.但根据数据表、计算出的温升与实际数据不匹配。 此外、我们在 PWM 模式下仅加载了250mA 的 IC (在连续模式下为1A)

10、如果我们移除了电磁阀负载并在开路条件下进行了测试、即使 PWM 输出完全导通时 IC 会产生更多热量。

此外、我们更换了 IC DRV103U 并重复相同的测试、IC 产生失真的 PWM 波形、IC 变得比 DRV103H 更热(>+85Deg C)

下面是提供给您参考的光绘图像和波形。 请检查澄清点并提出解决方案。 如果无法使用 DRV103、请为产品中当前使用的现有器件(DRV101)推荐新的替代 IC。

初始条件:

黄色:状态标志

绿色:输出

蓝色:输入

粉色:NC

2、Ton 更高:(理论值:30%DC、24kHz 时为28.9uS)

无 PWM 输出、持续打开

驱动器 IC 单独测试、输出使用振铃:

5.温度数据:

Gerber:

顶部:

内层:1.

内层-2

底部

需要澄清:

我们想知道 DRV103H 是否能够支持24V/1.5A (连续)来加载电磁 线圈。

2.电源板可连接至接地信号。 (在我们的当前设计中、我们根据建议的数据表隔离了电源板)

3.需要增加 PCB 细节中提到的铜厚度。

4.关于布局布线的任何建议。

5.330nF 电容器连接到主 PCB 中(通过在焊接的延迟引脚附近组装延迟电容器来执行上述测试)

6. PWM 信号输出接通时 IC 为何发热。

7.上述 IC 参数根据现有的 DRV101 IC 设计进行设置。 是否需要更改任何参数?

8. TON+Toff 时间是正确的,但为什么 Ton 时间与理论数据不匹配。

9.为什么在 PWM 信号中产生振铃。 请参阅上面的波形标记。

  • 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。

    您好!  

    感谢您对实现和测试设置的详细解释。  

    请允许我在一天内查看此信息并返回给您。  

    此致、  

    Elizabeth  

  • 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。

    原理图中的一个澄清是、对于330nF 电容器、我们预计会有300ms 的延迟时间。  

  • 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。

    您好、Elizabeth、

    美好的一天

    是的、我们将有300mSec 的延迟时间来获得 PWM 信号

  • 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。

    您好!  

    我看不到您的实施有任何问题。 您能否探测电源本身以确保它在30秒后保持高电平?

    您是否还可以澄清故障上的电阻器上拉电阻器以及上拉电阻器的电压? 5V?

    在提供更多信息之前、请允许我回答您的问题:

    1. DRV103H 能够支持24V/1.5A (连续)  
    2. 我们建议不要将暴露的金属焊盘用作电源接地连接、因为电流不应流经焊盘。 相反、请将焊盘直接焊接到电路板上。 此外、对于电感负载、我们建议在 VS 上使用22uF 电容器、而不是1uF 电容器                                                           
    3. 请允许我与我们的内部团队跟进
    4. 电源焊盘下方的散热过孔将有助于散热
    5. 我不知道你的意思是什么。 请提供图片。 电容是否浮动在引脚上并以红色接地?
    6. 您是否在设备下方表示设备加热时间>85C? 您能否详细说明您获取该温度的测量技术?

    此致、  

    Elizabeth  

  • 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。

    您好、Elizabeth、

    感谢您的回复...

    关于第3点、我未附加 PCB 详细信息、而我在下面提供了这些信息供您参考。 请检查 Bare PCB 是否存在任何问题、并告知我。

    参数

    值(无偏差)

    初始铜线

    305克/平方米

    内层

    305克/平方米

    最终表面铜

    915G/m2

    PCB 尺寸

    11 x 31毫米

    图层

    4.

    完成

    ENIG (RoHS)

    厚度

    3.2mm

    钻孔尺寸(最小)

    0.3mm

    第5点

    在实际情况下、驱动器 IC 组装在子 PCB 中、子 PCB 安装在主 PCB 中。 由于空间受限、延迟电容器被放置在主 PCB 中。 稍后在测试时、将延迟电容器组装在 IC 的延迟引脚附近、以便尽可能靠近。

    此外、是否需要按如下所示在靠近 DELAY 引脚的位置组装延迟电容器?

    6. 我们需要一种解决方案,使 PWM 信号输出(如下文所述,具有所需的设置参数)不会从驱动器 IC 中散热。 现在、我们可以看到 IC 的热耗散超过85°C (25°C 时)、这不是正常情况。 我们的产品工作温度高达85Deg C

    因此、如果 IC 在产品环境温度为85Deg C 时的加热温度超过85Deg C。IC 将打开并进入热关断状态。 我们需要 IC 的最低散热。

    请 TI 支持以高优先级提供最佳解决方案...

    驱动器 IC 单独测试、输出使用振铃脉冲下降沿。

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    您好!  

    感谢您提供该附加信息。

    同样、我看不到您的实施有任何问题;您能否探测电源本身以确保它在30秒后保持高电平? 您能否在器件空载且电流意外增加时探测输出电流?

    您是否还可以澄清故障上的电阻器上拉电阻器以及上拉电阻器的电压? 5V?

    此故障是否在多个器件和电路板上发生?

    关于延迟电容器、我们建议靠近引脚。 电容器越远、将增加的寄生电感就越大。  

    此致、  

    Elizabeth  

  • 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。

    您好、Elizabeth、

    很抱歉耽误你的回复...

    您能否探测电源本身以确保它在30秒后保持高电平?

    Kirubakar:IC 的电源(24V 直流)是恒定的、直到我们将其断电。

    您能否在器件空载且电流意外增加时探测输出电流?

    Kirubakar:在空载条件下未观察到电流增加。 当负载被连接至输出引脚时、在 PWM 模式中观察到205mA 负载电流

    您是否还可以澄清故障上的电阻器上拉电阻器以及上拉电阻器的电压? 5V?

    Kirubakar:您要询问哪个引脚上的上拉电阻器? 状态标志引脚? 如果是、状态标志连接到 GPIO、引脚输出大约5V 电压、该电压连接到 uC 的 GPIO。

    此故障是否在多个器件和电路板上发生?

    Kirubakar:是的、在 DRV103U 和 DRV103H 中进行了测试。 两种结果都过热>85Deg C

    关于延迟电容器、我们建议靠近引脚。 电容器越远、将增加的寄生电感就越大。  

    Kirubakar:延迟电容器连接的距离 IC 的延迟引脚非常近

    此外、根据您的建议、输入电源引脚电容也增加到22uF、但 IC 仍在发热。

  • 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。

    您好 Kirubakar、

    由于假期休息、Elizabeth 将于23年4月1日返回您的位置。 感谢您的耐心等待。

    此致、

    Kalin Burnside

  • 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。

    您好、Kirubakar、  

    我认为您的原理图或布局没有任何问题。  

    遗憾的是、由于该器件的使用年限、我们实际上只有数据表中的信息可供使用。  

    我确实遇到了另一个 e2e 线程、该线程提到使用 DRV103过热。 事实证明、该问题是与反激式二极管串联的 RC 网络。 这是否可能发生在原理图中的某个位置?

    https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1045776/drv103-unexpected-heat-related-pwm-behavior

    对于替代器件、  

    我们的团队现在专注于集成电源开关(集成 FET、直流器件)、因此我们的驱动器产品系列可在不同的位置找到。 在电源开关中、DRV103是我们提供的最新驱动器件。 您可以在此处找到螺线管驱动器的最新产品:

    https://www.ti.com/motor-drivers/solenoid/overview.html

    我们还在此处提供高功率驱动器:

    https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/overview.html 

    如果您对这些器件中的任何一个感兴趣、请创建一个带有标记的新主题帖、以便负责的工程师和团队能够帮助您选择合适的器件。

    此致、  

    Elizabeth