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DRV8434S: STEP 和 DIR 有这种噪声(VIL MIN -0.44V)对器件影响有多大?(STEP,DIR信号线有串接1K的电阻,减小噪声干扰电流。)

Part Number: DRV8434S


24V步进电机线跟step、dir共线了一段距离,约1000mm。噪声如上图:

问:这个噪声怎么引入的呀,是用接地环测试的吗?
答:电机的信号串扰,板子在结构里面,拿不出来,飞线出来测量的,大约15cm 长的飞线(包含 GND 和 信号)
STEP和DIR传输路径:【FPGA -> SN74LVC541APWR -> 100R电阻】 -》 480mm长连接线 -> 【转接板 -> 100R电阻】 -》 连接线长约1000mm -> 【100R电阻 -》DRV8434SPWPR】
【】括起来的,代表在一个板子里面。
请问下如上的连接,-0.44V 的电压,对 DRV8434SPWPR 有多大影响?
假如把 DRV8434SPWPR 前面串接的 100R 电阻,改成 1K 电阻,风险是不是会更小?
  • 您好,

    已经收到了您的案例,调查需要些时间,感谢您的耐心等待。

  • 您好

    请问下如上的连接,-0.44V 的电压,对 DRV8434SPWPR 有多大影响?

    能确定的是一定有影响,但是具体影响有多大,需要结合实际情况,对于您这种情况下的串扰是需要进行处理的,但是单论波形抛开实际情况不谈,不能直接评估影响有多大。

    假如把 DRV8434SPWPR 前面串接的 100R 电阻,改成 1K 电阻,风险是不是会更小?

    会有改善,但是这不是一个单纯的电阻增大,风险变小的问题。因为没有原理图,所以不能判断是不是风险更小了。

  • 是一个系统的工程,涉及到多块PCB,信号的传输路径看这里:

    STEP和DIR传输路径:【FPGA -> SN74LVC541APWR -> 100R电阻】 -》 480mm长连接线 -> 【转接板 -> 100R电阻】 -》 连接线长约1000mm -> 【100R电阻 -》DRV8434SPWPR】

    其中连接线长约1000mm,这部分会有电机线共线走线约880mm.

    能确定的是一定有影响,但是具体影响有多大,需要结合实际情况。

    ---

    会导致电驱芯片异常烧坏吗?还是说影响电驱芯片正常工作?

  • 从目前使用情况来看,未发现使用异常,和芯片烧坏情况。

  • 您好

    因为您提供资料有限,一般关于信号输入,出现噪声,如果您后续使用相关功能,可能受影响比较大,如果不使用可以进行妥善处理。如果使用的话,因为输入信号不稳,导致识别有问题,可能导致的结果需要看您的信号处理的结果。如果您能接受的话,可以结合实际情况来进行处理,但是官方不建议保持不处理。

  • 由于机器结构安装限制,STEP和DIR无法和电机线分开。是否可以在电机驱动芯片前级增加一颗buffer芯片(SN74LVC541APWR),buffer芯片抗驱动能力更强。

    e2echina.ti.com/.../3552975

  • 您好

    这个取决于您后端对于控制的反馈,如果反馈显示是驱动不足,可以这样操作,如果是噪声被同步增强,那么不建议,具体看测试情况。

  • 请问下,什么是反馈显示是驱动不足;什么是噪声被同步增强。既然说电驱芯片不能接收-0.44V的噪声,那么就把噪声转移到buffer芯片上呗。毕竟buffer的抗噪声或者浪涌能力更好一点吧。

    您说的具体看测试情况,是看实际情况是否有故障发生吗?还是什么?

    这个噪声目前的结构删除不掉,只能滤除或者隔离(空间有限,连接线也不能包屏蔽),能不能给一些实际性的建议。

  • 您好

    根据您分享的方式,应该能有效的减少干扰,但是取决于高低信号的识别,如果这个部分没有问题,可以降低故障的发生。

  • 根据电驱芯片规格书里面的参数:VIH MAX = 5.5V; VIH MIN = 1.5V; VIL MAX = 0.6V; VIL MIN = -0.3V

    STEP和DIR 实测只有 VIL MIN 不能满足在-0.3V以内,其他电平阈值都可以在规格书范围内。

    请评估实测值 VIL MIN = -0.44 对芯片的影响。(高低信号的识别是没有问题的。)

  • 您好

    您目前多次测试过程中噪声干扰是固定的吗?

  • 噪声干扰一直都在。有时大,有时小,-0.44V 是我测量过程中的最小值的。

  • 您好

    这两个输入信号噪声对于您输出的干扰可以通过波形图分享给我吗?因为如上面所说如果在后续识别上不会受影响的话,实际应用是可以接受(具体看您现场情况),但是理论上要做相关优化。

  • 电驱A的输入信号(STEP和DIR)是受另外一个电驱B的电机信号影响。不是说电驱A的输入信号(SETP和DIR)是受到了电驱A的电机信号影响的。

    电驱B的电机信号(24V的电压幅度)有跳变时,这个SETP和DIR的串扰噪声就会变大,低电平最小值就会达到 -0.44V左右。

  • 您好

    谢谢你的提问。
    CH2-A1-Y波形是什么?请您用确定的每个信号的长度和连接来可视化您的配置好吗?
    另外,请分享pcb布局和原理图。
    根据您的配置,这种噪声可能来自长线、环境噪声、EMI问题。将锯齿电阻器增加到1k不是一个好主意,因为它可能会导致逻辑错误。输入逻辑低电压的VIL为0至0.6 V,逻辑引脚的最小绝对最大值为-0.3,任何低于此值的电压都可能对设备造成永久性损坏。
    你可以使用二极管将电压箝位到-0.3V以上的任何电压。

  • 1. CH2-A1-Y 是步进电机A的电机线信号波形。

    2. 原理图和PCB涉及的板子数量偏多,不便于分享,请根据上述的示意图评估。

    3. 这种噪声可能来自长线、环境噪声、EMI问题------噪声来自CH2-A1-Y的串扰,这个是确定的。

    4. 为什么增加1K会导致逻辑错误?

    5. 不加1K,增加一个 100R电阻+1nF电容做RC滤波是否可行?

    6. 钳位二极管的方案我可以测试看看效果。有可能钳位二极管并不能将电压钳位到-0.3V以上。我们所用的钳位二极管型号:DS521-30LED02 (江苏长电/长晶)

    item.szlcsc.com/.../3189469.html

  • 您好

    1. CH2-A1-Y 是步进电机A的电机线信号波形。

    CH2-A1-Y 中存在阶跃,而 CH1-Step 中却没有任何阶跃脉冲,这对我来说不太清楚。请您解释一下这是否是由于您使用的特定操作条件造成的。 

    . 这种噪声可能来自长线、环境噪声、EMI问题------噪声来自CH2-A1-Y的串扰,这个是确定的。
    为什么增加1K会导致逻辑错误?

    在信号驱动器之间串联一个电阻,会形成一个低通 RC 滤波器,其中寄生电容由走线和输入引脚决定。因此,电阻越大,RC 时间常数就越大,从而增加达到逻辑高或低的时间。因此,建议串联电阻的阻值在 100 欧姆左右。 

    . 不加1K,增加一个 100R电阻+1nF电容做RC滤波是否可行?

    您可以添加 RC 滤波器,但您应该考虑不要确保滤波后的上升时间足够快以满足 DRV8434s、输入逻辑时序

    钳位二极管的方案我可以测试看看效果。有可能钳位二极管并不能将电压钳位到-0.3V以上。我们所用的钳位二极管型号:DS521-30LED02 (江苏长电/长晶)

    我们来试试这个二极管,看看它对噪声的影响。在中频 10mA 时,最大 VF 为 0.35。用一个串联电阻来限制电流,并告诉我它对信号的影响。 

    另外,为了降低 EMI,您还可以执行以下操作:

    1-屏蔽电线。 

    2- 扭绞电线。 

    3-隔离SGND和PGND。 

  • CH2-A1-Y 中存在阶跃 ------

    过冲吗 ?我的猜测可能是因为电机线太长了的缘故吧。这个最大值是28.8V,影响应该没有那么大。

    在信号驱动器之间串联一个电阻,会形成一个低通 RC 滤波器,其中寄生电容由走线和输入引脚决定。因此,电阻越大,RC 时间常数就越大,从而增加达到逻辑高或低的时间。因此,建议串联电阻的阻值在 100 欧姆左右。------

    100R 电阻已经有好几个了,总计约300R(3个100R电阻)

    您可以添加 RC 滤波器,但您应该考虑不要确保滤波后的上升时间足够快以满足 DRV8434s、输入逻辑时序 ------

    您发的截图我看不到。是信号的上升下降时间要在范围内吗?超过了会怎么样 ?

    我们来试试这个二极管,看看它对噪声的影响。在中频 10mA 时,最大 VF 为 0.35。用一个串联电阻来限制电流,并告诉我它对信号的影响。  ------

    串联电阻是放在钳位二极管前级是吧?钳位二极管前级有200R电阻,不过这个方案我还没有时间测试,预计6月6日会测试起来。

    另外,为了降低 EMI,您还可以执行以下操作:1-屏蔽电线。 2- 扭绞电线。 3-隔离SGND和PGND。 ------

    目前我们已经将EMI处理好了,在电机线上增加了 LC 处理的 。连接线不能做到更粗,改屏蔽电线会增加线径,结构空间不允许。

  • 您好

    请将串联电阻器尽可能靠近控制引脚(STEP和DIR)。
    STEP输入有一个数字边缘检测器,使其对噪声敏感,这可能会导致意外的阶跃脉冲(例如,对单个脉冲进行重复计数)。你有没有观察到任何意外的运动?

    此外,串联使用铁氧体磁珠可能有助于减少高频干扰并提高信号完整性。

  • STEP输入有一个数字边缘检测器,使其对噪声敏感,这可能会导致意外的阶跃脉冲(例如,对单个脉冲进行重复计数)。你有没有观察到任何意外的运动?

    这个可以详细说一下嘛?

    请将串联电阻器尽可能靠近控制引脚(STEP和DIR)。

    靠近控制引脚(STEP和DIR)有一个 100R 电阻。

    是否可以将靠近(STEP和DIR)引脚的100R电阻换成磁珠?不过这个需要测试来看效果。

  • 您好

    STEP输入有一个数字边缘检测器,使其对噪声敏感,这可能会导致意外的阶跃脉冲(例如,对单个脉冲进行重复计数)。你有没有观察到任何意外的运动?

    这个可以详细说一下嘛?

    STEP 输入中的边沿检测器旨在检测数字信号的边沿。 上升沿、当它从低电平变为高电平时、下降沿、当它从高电平变为低电平时。 电气噪声或信号反射可能会产生错误转换或微小的意外电压尖峰。 这些尖峰对于驱动器而言可能看起来是有效的数字边沿。 当发送一个 STEP 脉冲时、驱动器可能会看到两个上升沿(STEP 脉冲)而不是一个、并且电机移动两个步长而不是一个。 (双计数)。 我已询问您的应用程序中是否发生了此问题。 您需要检查电机运动是否有特定数量的步进脉冲、查看其是否正确。

    靠近控制引脚(STEP和DIR)有一个 100R 电阻。

    是否可以将靠近(STEP和DIR)引脚的100R电阻换成磁珠?不过这个需要测试来看效果。

    两者都可降低 EMI 噪声。 串行器电阻器用作低通滤波器、串行器磁珠可阻止高频 EMI。 您可以使用磁珠替代电阻器;使用铁氧体磁珠时、负电压可能会降低到规格范围内

  • 当发送一个 STEP 脉冲时、驱动器可能会看到两个上升沿(STEP 脉冲)而不是一个、并且电机移动两个步长而不是一个。 (双计数)。

    看规格书中,是对脉冲宽度有要求的,我们的噪声宽度小于100ns.

    而且噪声脉冲低电平最大值,没有达到1.5V(获取高电平的最小值)

    电机运动是否有特定数量的步进脉冲

    有的。

  • 您好

    看规格书中,是对脉冲宽度有要求的,我们的噪声宽度小于100ns.

    而且噪声脉冲低电平最大值,没有达到1.5V(获取高电平的最小值)

    因此,这在您的申请中不会成为问题。

    请将添加系列磁珠的结果更新给我。

  • 请将添加系列磁珠的结果更新给我

    同事测试的,反馈,使用磁珠会更糟糕。

    GZ1005U102TF, sunlord
  • 您好

    谢谢你的更新。你也能测试肖特基二极管吗。

  • 我们测试了肖特基二极管,可以将负压钳位到 -0.32V.我们采用了此方案。

    还将靠近电驱芯片处的100R电阻,改成了1K.,降低浪涌电流对电驱芯片的冲击。(上升沿和下降沿并没有因为1K的电阻变得缓慢。)

    这里波形图上传不上来,可能网络不太好。

  • 您好

    感谢您的更新。 我很高兴听到所提议的解决方案适用于您的应用。 如果问题已解决、请关闭该主题。