ZHDA058A January   2020  – February 2026 DRV8434S , DRV8889-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2步进电机的反电动势
  6. 3现有失速检测方案
    1. 3.1 在电流过零期间测量反电动势
    2. 3.2 固定关断时间方法
    3. 3.3 PWM 周期计数方法
  7. 4TI 集成的失速检测算法
    1. 4.1 失速检测方案的详细信息
      1. 4.1.1 TRQ_COUNT 和 STL_TH 位分辨率
      2. 4.1.2 放大扭矩计数和失速阈值
    2. 4.2 失速检测结构的详细信息
      1. 4.2.1 SPI 接口器件
      2. 4.2.2 硬件接口器件
        1. 4.2.2.1 STL_MODE 和 TRQ_CNT/STL_TH 引脚
        2. 4.2.2.2 STL_REP 引脚
    3. 4.3 失速检测配置的详细信息
      1. 4.3.1 SPI 接口器件
        1. 4.3.1.1 如何在 SPI 器件中设置失速阈值
          1. 4.3.1.1.1 用户定义的失速阈值
          2. 4.3.1.1.2 驱动器定义的失速阈值
      2. 4.3.2 硬件接口器件
        1. 4.3.2.1 如何在硬件器件中设置失速阈值
          1. 4.3.2.1.1 用户定义的失速阈值
          2. 4.3.2.1.2 驱动器定义的失速阈值
    4. 4.4 失速检测功能的实验结果
      1. 4.4.1 正常和失速条件下的电机波形
      2. 4.4.2 TRQ_COUNT/STALL_TH 分辨率分析
      3. 4.4.3 运行条件下的扭矩计数变化
        1. 4.4.3.1 随电机转速和运动方向的变化
        2. 4.4.3.2 低电机转速造成的限制
        3. 4.4.3.3 高电机转速造成的限制
        4. 4.4.3.4 随电源电压的变化
        5. 4.4.3.5 随微步进设置的变化
        6. 4.4.3.6 随输出压摆率的变化
        7. 4.4.3.7 随环境温度的变化
        8. 4.4.3.8 随满量程电流设置的变化
          1. 4.4.3.8.1 高线圈电阻导致的限制
        9. 4.4.3.9 固定运行条件下的稳态计数变化
  8. 5评估示例
    1. 5.1 汽车前照灯调平和旋转
    2. 5.2 汽车抬头显示 (HUD)
    3. 5.3 HVAC 阀门控制
  9. 6总结
  10. 7参考资料
  11. 8修订历史记录

低电机转速造成的限制

由于低速运行固有的低反电动势值,因此是失速检测最具挑战性的情况。图 4-11 至 图 4-11 展示了采用 1/8 微步进、转速为 150PPS 和 100PPS 时的稳态扭矩计数测量结果,对比了 DRV8889-Q1 和 DRV8434S 在启用和禁用 TRQ_SCALE 功能下的表现。

对于 DRV8889-Q1,图 4-11 表明在 150PPS 时扭矩计数保持极低,通常低于值 10。此外,相对较粗的扭矩计数分辨率会导致较小的扭矩偏移,这些偏移仍接近本底噪声,从而难以区分正常运动和失速情况。因此,DRV8889-Q1 在低速下的可靠失速检测变得越来越困难。

相比之下,DRV8434S 即使在禁用 TRQ_SCALE 的情况下也表现出提升的低速扭矩可见性,这主要是由于其较高的有效扭矩计数分辨率。如 图 4-11 所示,与 DRV8889-Q1 相比,150PPS 时的扭矩计数波形更平滑,并且展示的粒度更高。但是,在非常低的速度下,绝对扭矩计数摆幅仍会受到可用动态范围的限制,这凸显了对扭矩扩展的需求。在 DRV8434S 上启用 TRQ_SCALE 时(图 4-11),可以看到明显的改善。扭矩扩展可增加有效扭矩计数幅度,从而使正常运动与失速事件之间的区别更明显。更高的分辨率进一步使这些运行状态之间的区别更加明显。

在 100PPS 时,DRV8889-Q1 的限制变得更加明显。如 图 4-11 所示,由于分辨率较粗,扭矩计数在运动和失速情况下都会趋近于零,导致在此速度下无法可靠地检测失速。相比之下,DRV8434S 即使在禁用 TRQ_SCALE 的情况下也能保持提升的扭矩可观测性,如 图 4-11 所示。启用 TRQ_SCALE 后,DRV8434S 即使在 100PPS 下仍可明显区分运动和失速情况,从而在超低速运行下展示稳健的扭矩计数可见性。

总体而言,这些结果表明,更高的扭矩计数分辨率与扭矩扩展相结合,可为低速运行提供基本优势。与 DRV8889-Q1 相比,DRV8434S 可提供出色的扭矩计数可见性,增加的失速检测裕度,并通过 1/8 微步进在 150PPS 和 100PPS 时增强稳健性。增加的 TRQ_SCALE 功能进一步扩大了这些优势,更大限度地扩大了可用扭矩测量范围,使 DRV8434S 非常适合可靠失速检测至关重要的超低速和高精度运动控制应用。

 DRV8889-Q1 在 150pps 的稳定计数图 4-11 DRV8889-Q1 在 150pps 的稳定计数

 DRV8434S 在 150pps 的稳定计数(禁用 TRQ_SCALE 时)图 4-12 DRV8434S 在 150pps 的稳定计数(禁用 TRQ_SCALE 时)

 DRV8434S 在 150PPS 的稳定计数(启用 TRQ_SCALE 时)图 4-13 DRV8434S 在 150PPS 的稳定计数(启用 TRQ_SCALE 时)

 DRV8889-Q1 在 100PPS 的稳定计数图 4-14 DRV8889-Q1 在 100PPS 的稳定计数

 DRV8434S 在 100PPS 的稳定计数(禁用 TRQ_SCALE 时)图 4-15 DRV8434S 在 100PPS 的稳定计数(禁用 TRQ_SCALE 时)

 DRV8434S 在 100PPS 的稳定计数(启用 TRQ_SCALE 时)图 4-16 DRV8434S 在 100PPS 的稳定计数(启用 TRQ_SCALE 时)