ZHCABW3C April   2019  – April 2022 DRV8847 , DRV8873-Q1 , DRV8904-Q1 , DRV8906-Q1 , DRV8908-Q1 , DRV8910-Q1 , DRV8912-Q1

 

  1.   电机驱动器中的开路负载检测
  2.   商标
  3. 1引言
    1. 1.1 负载连接电源
    2. 1.2 负载连接地 (GND)
    3. 1.3 负载连接 H 桥
  4. 2无源开路负载检测
    1. 2.1 电路运行和检测
      1. 2.1.1 H 桥开路
      2. 2.1.2 H 桥短路
      3. 2.1.3 H 桥中连接的负载
    2. 2.2 DRV824x 中的电路运行和检测
  5. 3有源开路负载检测
    1. 3.1 电路运行和检测
  6. 4低电流有源开路负载检测
  7. 5负电流有源开路负载检测
  8. 6总结
  9. 7参考文献
  10. 8修订历史记录

电路运行和检测

图 3-3 显示了集成式驱动器中有源 OLD 的电路实现。OUT1 通道的高侧 FET 和 OUT2 的低侧 FET 处于运行状态。基准电压发生器为 OLD 比较器的负极输入端子生成等效的基准电压,而正极端子反映 FET 中的实际电压。如图 3-3 所示,当输出电压(VOUT1_HS 和 VOUT2_LS)变得大于比较器的基准电压 (VOL_REF) 时,OL1_HS 和 OL2_LS 的输出设置为“1”,

Equation14. GUID-3590335D-D0F6-4C86-A202-C7FDD65DCFCC-low.png

在此示例中,基准 FET 是连接到电流基准源 (IOL_REF) 的四个 FET 中的任何一个。VOL_REF 由 IOL_REF 和基准 FET 的导通状态电阻 (RDS(ON)_REF) 决定。现在,VOUT1_HS 和 VOUT2_LS 由通过 FET(用于驱动负载)的电流和导通状态电阻 (RDS(ON)) 决定。当发生 OLD 事件时,通过 FET 的电流必须大于 OLD 电流阈值。对于这些公式,通过 FET 的电流称为 IOL。因此,通过将所有这些参数放入Equation14 中,可以将公式 VOL_REF 修改为:

Equation15. GUID-0EA51BED-D348-4C96-926B-24CE7C096BCF-low.gif

因此,可以通过以下公式计算 IOLD

Equation16. GUID-442BCFB5-DC42-44B2-8354-6178F77DEDAE-low.gif

Equation16 显示了 OLD 取决于基准 FET 与用于驱动负载的 FET 的导通状态电阻比。

通过代入导通状态电阻比 (450:1) 和基准发生器下拉电流 (20µA) 的值,可以通过以下公式计算 OLD 电流阈值:

Equation17. GUID-A6B59F4C-9118-4098-90DC-0CF4347E0448-low.gif

这样,如果进行 OLD 时通过负载的电流大于 9mA,则会登记一个 OLD 事件。

GUID-FB2FD83A-14FC-4546-A3B6-014755016985-low.gif图 3-3 有刷直流电机集成式驱动器中的有源 OLD 电路

对于 DRV8873DRV8873-Q1 和 DRV824x-Q1 器件中的电路实现,图 3-4 显示了 DRV8873/DRV8873-Q1 的有源 OLD 的电路实现。对于 OL1_HS 比较器,如果高侧驱动 FET 两端的漏源电压小于 VOL_HS OLD 阈值,则 OLD1_HS 输出设置为“1”并检测到 OLD。对于 OL2_HS 比较器,如果体二极管电压 (VD) 小于 VOL_HS OLD 阈值,则 OLD2_HS 输出设置为“1”并检测到 OLD。由于电流通过体二极管再循环 (IOL),因此体二极管电压 (VD) 将取决于 IOUTX 以发生 OLD。

这也依赖于运行条件和外部电路(如输出电容器),对于这种情况,即使存在负载,也可能导致报告 OLD。这种情况可能在方向改变期间,或分别在小负载电流和小 PWM 占空比条件下发生。

图 3-5 显示了 DRV824x-Q1 的有源 OLD 的电路实现。器件可以在高侧再循环期间检测有源状态下的开路负载。这包括直接连接到 VM 或通过另一个半桥上的高侧 FET 进行连接的高侧负载。在 PWM 开关转换期间,当 LS FET 关闭时,电感负载电流通过 HS 体二极管再循环到 VM。该器件在 HS FET 开启之前的短暂死区时间内在 OUTx 上寻找高于 VM 的电压尖峰。为了观察电压尖峰,此负载电流需要高于由 FET 驱动器置位的输出上的下拉电流 (IPD_OLA)。如果连续“3”个再循环开关周期没有出现此电压尖峰,则表明负载电感损失或负载电阻增加,并被检测为有源开路检测故障。

最后,当在栅极驱动器中使用有源 OLD 时,电容器必须放置在负载相位节点和 GND 之间。BLDC 电机以及相位节点处的双向和单向 BDC 电机需要使用这些电容器。如果连接了螺线管负载,则不需要电容器。电容器的大小必须为:

GUID-F08983D3-E1FA-4357-AD38-86AB79CCE9A3-low.gif图 3-4 DRV8873-Q1 和 DRV8873 器件中有源 OLD 的电路
图 3-5 DRV824x-Q1 器件中有源 OLD 的电路
GUID-A616EB66-7E92-4ABF-A6A4-0A46D9D3E4E6-low.gif图 3-6 BLDC 栅极驱动器中有源 OLD 的电路
Equation18. GUID-CEC91EC8-083E-4765-B845-8AEF4A4310C7-low.gif

其中,VTH 是 FET 的阈值电压,DRV8343-Q1DRV8340-Q1 中的 VOLA(min) 为 150mV。FET 的值 Crss 和 Coss 应该用于 0V VDS。选择电容时,必须考虑 Cphase 的降额。