このトピックには3件の返信が含まれ、2人の参加者がいます。5 年、 10 ヶ月前Kevin Kevin さんが最後の更新を行いました。

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  • #4690 返信

    aki
    参加者

    MOSFETの動き

    デバイス型番:DRV8701

    ・外付け抵抗の組合せで設定した過電流検出レベルになった時、nFAULT信号を出力しますが、
     この過電流状態で、外部から動作指示信号(IN1 or IN2)をドライバーICへ入力し続けた時、
     ドライバーICはMOSFETを動かしに行くのですか?それとも、止めにいくのですか?
     この辺のフローチャートなりタイミングチャートを示して頂けるとありがたいです。

    #4692 返信
    Kevin
    Kevin
    従業員

    お問い合わせありがとうございます。
    以下に回答いたします。

    >外付け抵抗の組合せで設定した過電流検出レベルになった時、nFAULT信号を出力しますが、
    >この過電流状態で、外部から動作指示信号(IN1 or IN2)をドライバーICへ入力し続けた時、
    >ドライバーICはMOSFETを動かしに行くのですか?それとも、止めにいくのですか?
    >この辺のフローチャートなりタイミングチャートを示して頂けるとありがたいです。
    (回答)
    過電流保護(OCP)の動作を説明いたします。

    FETに流れる電流が、過電流検出レベルに達してOCP deglitch timeだけ流れ続けると
    DRV8701は過電流状態と判断し、FETをDisableにします。
    またその時、nFault信号を出力します。
    その後、OCP retry period時間経過後に、外部からの動作信号がドライブ指示でしたら
    再度動作信号通りの動作を始めます(FETをONします)。
    そのときに過電流状態のまま(過電流検出レベルに達してOCP deglitch timeだけ流れ続ける)ですと
    再度上記の過電流保護動作を繰り返すといった流れです。

    つまり、このICはAuto retryタイプのICです。
    ずっと過電流状態で、ドライブ指示をMCUから与え続けると
    OCP retry period間隔の電流のパルス(OCP deglitch time時間だけ電流が流れる)が
    みえる電流波形になります。

    Best regards,
    Kevin

    #4700 返信

    aki
    参加者

    ご回答分に対する追加質問になります。
    宜しくお願いします。

    >外付け抵抗の組合せで設定した過電流検出レベルになった時、nFAULT信号を出力しますが、
    >この過電流状態で、外部から動作指示信号(IN1 or IN2)をドライバーICへ入力し続けた時、
    >ドライバーICはMOSFETを動かしに行くのですか?それとも、止めにいくのですか?
    >この辺のフローチャートなりタイミングチャートを示して頂けるとありがたいです。
    (回答)
    過電流保護(OCP)の動作を説明いたします。

    FETに流れる電流が、過電流検出レベルに達してOCP deglitch timeだけ流れ続けると
    DRV8701は過電流状態と判断し、FETをDisableにします。
    またその時、nFault信号を出力します。

    昨日、チョッピングレベルの電流値を約4Aとし、電源電圧24V、負荷抵抗を5Ωから徐々に下げて行くと、
    約3Ω辺りから、SNSOUT端子よりLレベルの信号が出るのを確認しましたが、nFAULT端子からの出力はHのままでした。
    ここで質問
    Q)計算上24/5=4.8Aですが、設定値より高いにも拘わらず、SNSOUTは出力されなかった。
    どうして?
    PWM制御しているので、その度合いでエラー信号出しているのでしょうか?
    Q)チョッピングレベルと過電流レベルは違うのですか?
     違うのであれば、過電流の検知レベルは?
     「チョッピングレベル=過電流検知レベル」の認識ですが、間違いでしょうか?

    その後、OCP retry period時間経過後に、外部からの動作信号がドライブ指示でしたら
    再度動作信号通りの動作を始めます(FETをONします)。
    そのときに過電流状態のまま(過電流検出レベルに達してOCP deglitch timeだけ流れ続ける)ですと
    再度上記の過電流保護動作を繰り返すといった流れです。

    先日、負荷を約1Ωで疑似的に過電流の状態とし、動作信号をドライバーICへ送り続けると
    約10秒間、SNSOUT信号を出し、その後、nFAULT信号がLレベルとなりました。
    その時、外付けの、上アームで使用しているMOSFET(TI製:CSD88537D)のD-S間がショート破壊し、
    またMOSFETを新品に交換し、無負荷(動作信号を送らない状態)状態で電源入れても、ドライバーICからnFAULT
    信号がLのままの破壊モードであることが判明しました。
    ここで質問
    Q)過電流動作を繰り返すとドライバーICが破壊することがあるのか?
     破壊されたとすれば、どの部分?と対策方法?
    Q)電流センシングしている21pinの絶対最大定格は(プラス側とマイナス側)?
     対象がモーター制御ですからL分があるため、マイナス電圧が印加されることも想定される。
     しかし、今回は、負荷として有利な、抵抗負荷で動作確認。
     だが、破壊している現実からすると問題があるはず!
     当方の使用の仕方が原因でしょうか?また想定される原因は?
    Q)負荷電流の上限値?
    と過電流の上限値があるのであればその値?
    Q)MOSFETの破壊は過渡的な電圧破壊?
     想定される原因は?

    つまり、このICはAuto retryタイプのICです。
    ずっと過電流状態で、ドライブ指示をMCUから与え続けると
    OCP retry period間隔の電流のパルス(OCP deglitch time時間だけ電流が流れる)が
    みえる電流波形になります。

    #4722 返信
    Kevin
    Kevin
    従業員

    ご返信ありがとうございます。
    以下に回答いたします。

    >昨日、チョッピングレベルの電流値を約4Aとし、電源電圧24V、負荷抵抗を5Ωから徐々に下げて行くと、
    >約3Ω辺りから、SNSOUT端子よりLレベルの信号が出るのを確認しましたが、nFAULT端子からの出力はHのままでした。
    >ここで質問
    >Q)計算上24/5=4.8Aですが、設定値より高いにも拘わらず、SNSOUTは出力されなかった。
    >どうして?
    >PWM制御しているので、その度合いでエラー信号出しているのでしょうか?
    (回答)
    SNSOUT信号は、DRV8701が電流制限のためのチョッパ制御を実施したらLowに落ちます。
    データシートのFigure 21の動作です。
    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8701.pdf
    5Ω負荷で期待動作になっていない時の下記波形をオシロの同じ画面で捉えていただけないでしょうか。
    どのような動作になっているか確認したいと思っております。
    ・SP端子
    ・SO端子
    ・VREF端子
    ・SNSOUT端子

    >Q)チョッピングレベルと過電流レベルは違うのですか?
    > 違うのであれば、過電流の検知レベルは?
    > 「チョッピングレベル=過電流検知レベル」の認識ですが、間違いでしょうか?
    (回答)
    チョッピングレベルと過電流レベルは異なるものです。
    チョッピングレベルとはシャント抵抗とVREFにて設定する電流制御のレベルのことです。

    一方で、過電流検知レベルは、OCPの閾値のことです。
    つまり、FETのドレイン-ソース間の電圧をDRVが監視していて
    出力の地絡など危険な状態から保護するときの値です。

    それぞれモニタリングの機構と存在意味が異なるものです。

    >先日、負荷を約1Ωで疑似的に過電流の状態とし、動作信号をドライバーICへ送り続けると
    >約10秒間、SNSOUT信号を出し、その後、nFAULT信号がLレベルとなりました。
    >その時、外付けの、上アームで使用しているMOSFET(TI製:CSD88537D)のD-S間がショート破壊し、
    >またMOSFETを新品に交換し、無負荷(動作信号を送らない状態)状態で電源入れても、ドライバーICからnFAULT
    >信号がLのままの破壊モードであることが判明しました。
    >ここで質問
    >Q)過電流動作を繰り返すとドライバーICが破壊することがあるのか?
    > 破壊されたとすれば、どの部分?と対策方法?
    (回答)
    絶対最大定格を超えればDRV8701が故障する可能性があります。
    DRV8701のどの端子が壊れたかがわかれば、
    どのような経路で故障に至ったかが推定できるかもしれません。
    わかったりしますでしょうか。

    また、FETもD-S間のショートだけでしょうか。
    ゲート側にもダメージがあるような気がしております。
    こちらも推定に役に立つかと思いますので教えていただければと思います。

    >Q)電流センシングしている21pinの絶対最大定格は(プラス側とマイナス側)?
    > 対象がモーター制御ですからL分があるため、マイナス電圧が印加されることも想定される。
    > しかし、今回は、負荷として有利な、抵抗負荷で動作確認。
    > だが、破壊している現実からすると問題があるはず!
    > 当方の使用の仕方が原因でしょうか?また想定される原因は?
    (回答)
    絶対最大定格については、データシートのP5 6.1 Absolute Maximum Ratingsをご確認ください。
    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8701.pdf

    電流制御動作もtblankの2usの間は行わません。
    その間の電流でFETにダメージを与え、
    そして、FETの壊れ方によってはDRV8701にダメージを与えた可能性はあります。
    24V/1Ωですと24Aの2usパルスが25us間隔で発生します。
    放熱次第ではFETが破壊にいたるかも?と推測しております。

    >Q)負荷電流の上限値?
    > と過電流の上限値があるのであればその値?
    (回答)
    このデバイスはFETが外付けのゲートドライバですので何Aかの明記はできないです。
    OCPとしては、D-S間が1Vを超えたら過電流保護が働きます。
    ただ、この電流値がFETが耐えられるレベルなのかはお客様にてご判断いただかなければなりません。

    >Q)MOSFETの破壊は過渡的な電圧破壊?
    > 想定される原因は?
    (回答)
    状況からモーターをつけての問題発生ではないとのことですので
    電圧破壊ではないとは推測しております。
    どちらかというと過電流(熱)が原因ではないかと思います。

    Best regards,
    Kevin

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