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DRV8462: 高频率脉冲下无法进行步进电机驱动

Part Number: DRV8462

1.使用DRV8462驱动芯片,设置为HW模式下,细分为32,发送20khz以上频率的PWM波,电机有声音但是无法转动;同样细分在128时,发送80khz以上频率,电机也有声音但无法转动,最大可转动速度只有150rpm,请问是什么原因导致的?

2.使用DRV8462驱动芯片SPI模式,运行电流设置成最大FFFFFFFF,保持电流为7FFFFFFF,无细分,电机速度最大可达到300rpm,再提高频率同样出现了电机有声音但无法转动问题,甚至会出现芯片过热自我保护的情况。请问是什么原因导致的?

使用的电机型号5A,24V的步进驱动电机。

发送脉冲方式采取的是缓慢提升脉冲频率。

  • 这是步进电机的典型行为。您也可以参考电机供应商提供的速度与扭矩图。扭矩在更高的速度下迅速减小,电机将不会运行,但会产生可听见的噪音。这是因为在较高的步进速率下,VM 将不足以克服 BEMF 并将电流推过电机线圈。

  • 电机处于空载的情况下,扭矩需求应该不大吧,同样的电机使用另外的驱动芯片可以达到更高的转速。是drv8462没办法驱动这款电机达到300rpm以上吗?

    电机扭矩和转速关系图如下:

  • 同样的电机使用另外的驱动芯片可以达到更高的转速。是drv8462没办法驱动这款电机达到300rpm以上吗?

    在相同条件下,另一个芯片和 DRV8462 应以类似的方式运行。VM、IFS 和微步设置是什么?使用什么电流衰减模式?

    我们可以从 DRV8462 和另一个驱动芯片获取 300rpm 时的步进电流波形进行比较吗?

  • 使用的东方马达的驱动器和AMi的tmc5240芯片,该型号也是24V电压,最大运行电流2.02A,微步设置256细分。就已经在高频率下可以驱动相同负载的电机了。

    我这边暂时没办法捕获到8462芯片产生的电流波形,另一款芯片的可以。

    128细分,300rpm的转速设置情况下,drv8462芯片本身很容易过热保护,加了散热片也没办法规避这个问题。会是什么原因导致的呢?

  • 您可以提供您所使用的步进电机的数据表吗?如果我们有类似的电机,可以尝试使用具有 24V 和 2A 电流设置、256 uSteps 的 DRV8462EVM。

    我这边暂时没办法捕获到8462芯片产生的电流波形,另一款芯片的可以。

    能不能先分享一下其他芯片的波形,等客户能够抓取到DRV8462的波形再提供给我们。

    128细分,300rpm的转速设置情况下,drv8462芯片本身很容易过热保护,加了散热片也没办法规避这个问题。会是什么原因导致的呢?

    没有理解您说的这个情况。您的意识是否是128 uSteps DRv8462 能够执行 300RPM 而不会过热,而 256 uSteps 300RPM DRV8462 具有 OTSD? 热关断。

    使用 DRV8462,您如何以 300RPM 的速度运行 256 uStep 的步进器? 使用了自动微步吗? 使用的 STEP 输入频率是多少?

  • 我重新描述一下,HW模式下把VREF的电压调到3.3V,在细分128ustep超过300rpm转速运行电机的情况下,芯片会很快过热保护。在没有打开自动微步,没有静音省流的情况下,设置最大运行电流0xB0,VREF2.2V,SPI模式运行300rpm转速就不会出现过热,但是VREF3.3V时情况相同。

    步进电机型号是雷赛电机60CME22X。雷赛闭环刹车电机60CME22X-BZ 60CME30X-BZ1.5M线加点可开13%增票 (1688.com)

    drv8462的波形缺少工具进行抓取,另外一块芯片在300rpm以上运行时候的电流波形如下:

  • 在 HW 模式下,当 VREF = 3.3V 时,IFS 电流将设置为 5A。这是 DRV8462 的最大额定电流,会导致高功耗。如果您想要使用 24V 的 IFS 5A,应该考虑采用带有外部散热器的 DDV 封装的 DRV8462。

    下面这个截图显示了您的步进电机规格。请注意,每相的额定电流为 5A。因此,DRV8462 DDV 可以从电机产生最大扭矩输出,同时支持 5A 连续电流,而不会出现过热问题。

    另一芯片的屏幕截图不是当前波形,而是正在寻找的当前值。另一芯片仅支持高达 3A 峰值和高达 2A 连续线圈电流。因此,VREF = 3.3V 的测试并不是您进行的同类比较。

    根据您分享的截图,您使用的另一芯片设置中的当前设置为 2.121A。对于 DRV8462 HW 模式下的该电流,VREF 必须设置为 VREF = Kv * IFS = 0.66 * 2.121 = 1.4V。DDW 中的 DRV8462 应能够支持比另一芯片 2.12A 高得多的电流,而不会出现过热情况。

    我们有一个类似的电机,并在 HW 模式下使用 DRV8462EVM 进行了测试。正如预期的那样,我们能够通过 VREF = 3.3V 或 5A 以及 24V 驱动来获得过温保护。如果我们将 VM 降低至 12V,则 DRV8462 支持该 5A,但器件温度约为 130C,Ta = 25C。 正如我们之前提到的,24V 和 5A 对于 DDV 封装来说不是问题。

    现在,在设置 VREF = 1.4V 后,DRV8462 运行步进器,且不会启动过温保护。器件温度为106℃,Ta=25℃。DRV8462 的 Rdson 为 100mΩ,而 TMC5240 为 230mΩ,比 DRV8462 高 2.3 倍。因此,对于 2.121A,它将比 DRV8462 运行得更热。

    我们用比另一芯片可以支持的电流更高的电流进行了额外的测试。24V,IFS = 3A,DRV8462 支持该电流没有问题。Ta=25℃时的元件温度为132℃。DRV8462 可以长时间驱动电机而不会出现过热情况。 这是应用程序的安全驱动级别。

    24V,IFS = 4A,DRV8462 支持该电流没有问题。Ta=25℃时的元件温度为152℃。DRV8462 可以长时间驱动电机而不会出现过热情况。 请注意,这是工作温度的上限,不建议在应用中使用。

    结论:DRV8462 支持 24V 电压下的 IFS = 4A,且无热过流。根据另一芯片的数据表,该芯片最多只能支持 3A 峰值电流和 2A 连续电流。您在2.121A下测试。在 IFS = 5A 和 24V VM 的硬件模式下测试 DRV8462,并遇到了热保护,这是预期的行为。

  • 您好,降低IFS和Vref电压确实可以降低芯片温度,在电机转动下不过热,但设置Vref=1.4V后电机无法在300rpm转速下运动,出现之前被反向电动势卡住的情况,请问您在测试的时候细分和频率设置的范围是多少?

  •  您可以尝试不同的电流衰减模式设置,例如 Smart Tune 动态衰减,而不是默认的 STRC。

    这也应该是匹配TI和非TI芯片。您如何以 300 RPM 和 256 微步运行 DRV8462?输入的STEP频率是多少?

    我们以 300RPM 的速度运行步进电机。两者均具有 STRC 衰减和 STDD 衰减设置。 STDD 衰减设置扭矩输出要好得多。

    如果仍然遇到问题,调试此问题的最佳方法是在相同设置下抓取两个驱动器的电流波形。

  • SPI模式下采用智能调优动态衰减,以及静止省电模式。在64细分下以300rpm驱动电机不会过热了。请问静止省电模式下如何使电机锁死,不被手动转动,是通过调整保持电流数值大小吗?目前静止省电模式下,可以人为转动电机转轴。

  • drv8462驱动电机精度最高能达到多少,能支持分辨率1um精度的驱动能力吗?

  • 您的问题已经发布在E2E英文技术论坛上,将由资深的英文论坛工程师为您提供帮助。您可以使用公司域名邮箱在英文论坛上跟进您的问题。

    https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1337336/drv8462-stepper-motor-driving-cannot-be-performed-under-high-frequency-pulses 

  • 在静止节能模式下,HOLD 电流可在寄存器中配置为 IFS 的 1% 至 100%。您可以选择合适的保持电流值,以提供所需的保持扭矩,而不会导致电机在静止时过热。

    DRV8462 支持最多 256 个微步。 能否达到1um的分辨率取决于您的机械设计和系统精度(包括间隙)。