DRV8308中文用户指南

DRV8308中文用户指南
1.1外部实验要求
以下是必需的：
电源-电源应设置为8.5 V至32 V的电压和至少1 a的电流。

更高的电流设置更好，因为它有助于保持稳定的VM电压，加快启动时间，增加了转矩能力。

DRV8308将此板上的峰值电流限制为5 A，因为感测电阻的大小为0.05Ω，V极限电压为0.25 V。

颤振计-当电机旋转时，它在每个霍尔相位上产生一个周期性的波形，也可以选择在FG 线上。

DRV8308 FGSEL寄存器设置用于速度控制回路的输入并传递给FGOUT。

颤振计可以分析FGOUT信号并计算抖动百分比。

这种抖动或边缘定时的变化，是衡量电机速度一致性的一个指标。

右颤振值通常在0.03%到0.5%之间。

抖动的一些原因是：?磁齿槽力。

高止动扭矩的马达在旋转时有更大的速度变化。

非理想电机绕组
在时钟频率模式下，未正确调谐DRV8308寄存器设置。

该装置的速度控制回路具有可配置的极点和零频率以及增益值，它们显著影响抖动性能。

一些无刷直流电动机的输出端有一个安装在背面的印刷电路板，带有感应磁阻的板迹天线。

这条FG轨迹被画成一个圆形的方波。

当电机旋转时，轨迹上会产生一个低电平正弦电压。

DRV8308可以使用此信号在FGSEL 设置为10b时检测电机速度。

由于实现通常导致每物理转数约30到60个FG周期，并且每物理转数仅发生3到6个Hall U周期，FG具有提供更快速度反馈的优点，这可以改善抖动性能。

对于缺少FG的电机，将FGSEL设置为00b 以使用HALL U是最好的。

此设置可以实现与FG非常相似的性能。

对于异或，将FGSEL设置为01b通常会产生更糟糕的结果。

频率-电压转换器和示波器-将FGOUT频率转换为模拟电压并将信号发送到示波器是有用的。

这允许观察自旋向上和自旋向下的剖面，以及任何超调。

有些颤振计有一个集成的频率-电压转换器。

计算机-计算机通过USB电缆连接到PCB，图形用户界面控制MSP430G2553微控制器（MCU）。

本MSP430?MCU可以产生时钟，在控制输入端设置高低压，读取状态输出，并使用SPI读写DRV8308寄存器。

如果必须使用不同的控制器，总线隔离跳线提供了从DRV8308断开MCU的简单方法。

函数生成器（未示出）-虽然MCU可以生成具有不同占空比和频率的时钟，但是可以使用连接到P5连接器的外部时钟源。

使用此连接器时，请禁用MCU时钟以防止争用。

通过移除CLKIN总线隔离跳线、选择图形用户界面选项、前两个选项卡中的外部信号或取消选中第三个选项卡上的启用MCU CLK，可以禁用MCU时钟。

虽然MCU时钟的精度不如函数发生器，但在颤振方面的差别可以忽略不计。

1.2配置跳线
DRV8308板有三组配置。

表1列出了跳线配置。

1.2.1霍尔电源跳线
传感器无刷直流电动机通常使用霍尔效应集成电路（IC）或元件。

大多数集成电路可以使用5伏电源，而元件通常具有具有电阻等效电路的电源引脚，并且电流必须限制在大约10毫安。

VREG是一个从DRV8308调节的5伏输出。

通过在JP1和JP2的引脚2-3上安装跳线，P3接线板上可提供5 V电源，为霍尔IC供电。

VREG仅在启用DRV8308时通电，除非使用VREG_EN寄存器。

启用DRV8308时，VSW等于VM。

通过在JP1的引脚1-2上安装一个跨接器并卸下JP2，该电路可用于霍尔元件，如图4所示。

下面是一个计算电流的例子：如果VM=24v，并且3个电阻为400Ω的霍尔元件并联，则将提供10.4ma。

务必参考霍尔元件规格以了解正确的电流。

180Ω电阻器的目的是使霍尔元件差分信号的共模电压偏置，因为DRV8308需要1.5 V到3.5 V的VICM电压。

如果不确定是应用5伏还是限流电路，测量霍尔电源线和接地线
之间的电阻。

如果电阻小于250Ω，则应使用限流电路。

如果允许过大电流，霍尔元件很容易损坏。

3.DRV8308 EVM图形用户界面
3.1开环脉宽调制旋转快速指南
要使用开环脉宽调制旋转电机，请执行以下步骤：
第一步，设置如图17所示的跳线
第二步。

将USB电缆连接到主板和计算机之间。

第三步。

运行GUI。

第四步。

如图18所示，将包含的电机连接到接线板上。

第五步。

将电源连接到VM和GND终端的板上。

第6步。

将电源设置为24 V，电流至少为1 A（电流越大越好）。

第7步。

在加载图形用户界面且没有符号的情况下，将脉宽调制占空比设置为40%。

第8步。

单击“启用”以固定电机。

对电机的更改如下：
要从逆时针方向更改为顺时针方向，请单击“DIR”
要改变速度，使用占空比旋钮。

要应用正弦换向，首先将MOD120从2048更改为3970，然后选择180°正弦换向。

注：当MOD120=3970时，输入占空比采用2.1x系数，因此40%的占空比输入被视为84%。

若不想使用时钟信号，可使用修改寄存器来调节速度, 请从SPEED 寄存器中选择PWM。

然后, SPEED(十进制值)除以4095即为输入占空比。

3.2带速度控制的旋转快速指南
第二个GUI选项卡以时钟频率模式操作DRV8308，该模式使用闭环速度控制系统。

确定所需每分钟转数（RPM）的正确频率非常重要。

例如，如果FGSEL设置为00b（Hall U），并且电机转子有8个磁极，
则每转发生4个Hall U循环，转速为f CLKIN/4×60。

如果FGSEL设置为10b（FG），并且每物理旋转42次FG循环，则转速为f CLKIN/42×60。

如果不确定电机每转的霍尔U循环次数，则通过断开三相电线、启用DRV8308（应用霍尔功率）、探测霍尔U测试点和在计算循环次数的同时手动旋转电机360°来测试电机。

附带的通讯马达有8个磁极。

以下步骤使用100 Hz f CLKIN，因此转速为1500。

第一步。

松开启用以停止电机。

第二步。

选择第二个GUI选项卡，然后：
将AG _SETPT设置为5至95赫兹。

将LOOPGAIN设置为200。

将MOD120设置为3970。

从MSP430中选择CLK。

第三步。

单击“启用”可使电机以1500转/分的速度旋转。

将示波器探头连接到FGOUT 测试点可以观察霍尔U频率。

如果手动给电机加负载，则会增加电源电流，但由于速度锁定，霍尔U频率保持不变。

如果可以通过用力挤压手动停止电机，则电源电流可能设置为1A 或更小。

3.3第三个GUI选项卡
GUI的最后一个选项卡显示所有设备寄存器，以获得最高级别的复杂性和控制。

切换回前两个选项卡时，对此选项卡所做的更改将保持有效。

默认情况下，“自动写入”复选框处于启用状态，因此更改将立即通过SPI写入。

Burn OTP Memory（刻录OTP内存）按钮使所示寄存器永久写入DRV8308非易失性内存。

ENABLE 必须处于活动状态才能使刻录生效。

在编写OTP之后，每当DRV8308通过SMODE set tolow通电时，默认寄存器将是编程的寄存器。

若要验证是否已成功写入OTP，请取消选中“自动写入”，对EVM重新通电，在其中一个寄存器字段中键入一个随机数，单击“全部读取”按钮，并验证是否将随机数改
写为正确的（OTP）值。

3.4如果GUI的性能很慢
有些计算机在使用第三个GUI选项卡时表现出缓慢的性能。

两个常见原因是：
设备管理器中的端口太多。

从计算机中，单击“开始”按钮，然后单击“控制面板”以查找系统设备管理器。

在端口列表下，EVM的端口名为USB串行端口。

如果列出了其他端口，请尝试通过右键单击端口名并从菜单中选择“禁用”来禁用它们。

重新启动GUI。

后台运行的程序太多。

尝试关闭所有其他程序和磁盘扫描程序。

4调整速度控制系统
当设备寄存器针对特定系统的电机、惯性、速度和负载转矩进行调谐时，用于速度控制的DRV8308时钟频率模式的性能最佳。

4.1关键寄存器
第一组寄存器必须正确配置：
MOD120---始终将此寄存器设置为3970
SPEED---此寄存器是在锁定变低之前的自旋上升期间的开环增益。

该寄存器必须设置得足够高，以达到指令转速。

AUTOGAIN(自动增益)---启用时，DRV8308会随转速调整LOOPGAIN(环路增益)，因为更高的速度需要更多的增益。

AUTOGAIN(自动增益)是一个有价值的功能，通常应该保持启用状态。

则ScaledGain=LOOPGAIN(环路增益)×f CLKIN/AG_SETPT。

AG_SETPT---此设置点有效地设置AUTOGAIN(自动增益)的范围。

使用最接近DRV8308数据表寄存器说明的设置（fCLKIN）AUTOADV---启用时，DRV8308会随着转速的升高而快速地进行缩放：缩放前进=ADVANCE ×f HALLU/AA_SETPT。

如果没有这个设置，ADVANCE已经可以随着速度进行缩放，因为每个值将计时移动0.1%的Hall U周期。

最初禁用AUTOADV。

然后，当系统得到很好的调整时，使用AUTOADV进行实验，以潜在地提高性能。

AA_SETPT---此寄存器仅在启用AUTOADV时应用。

使设置更加接近于霍尔U的频率。

IDRIVE---该寄存器设置预驱动输出电流，并直接控制外部FET VGS开启时间。

除非使用大电流场效应管，否则较低的值通常会更好地降低开关噪声
FGSEL---如果不使用FG sense跟踪，通常最好将FGSEL设置为0（HALL_U）。

应针对特定系统调整这些寄存器：
ADVANCE---该寄存器调整DRV8308接收霍尔信号和换相之间的定时移位。

当电机运行时，可以实时修改ADVANCE寄存器（如果禁用AUTOADV）。

电源电流的差异立即发生。

较低的电流通常更好，但颤振性能可以是较高电流的折衷。

LOOPGAIN环路增益-此增益主要影响最大转速、最大扭矩和启动速度超调。

如果增益过低，则电机转速不会达到指令转速，或者扭矩能力可能受到限制。

如果增益太高，电机速度首先会超调。

SPDGAIN—此增益影响补偿攻击性错误的方式。

如果增益太高，速度会围绕目标速度振荡。

如果增益太低，颤振可能会更高。

FILK1-该寄存器设置滤波器的Pole1频率
FILK2—该寄存器设置滤波器的Zero1频率。

COMK1—此寄存器设置补偿器的Pole2频率。

COMK2—此寄存器设置补偿器的Zero1频率。

4.2调整过程
调整电机系统是一个反复试验的过程。

以下步骤是一般指南。

GUI加载的默认寄存器值尽量使滤波器设置趋于合理。

1.使用第一个选项卡以PWM模式运行电机。

通过调整的电机线路的连接和寄存器HALLPOL的值，以实现一致的电机旋转可能是必要的。

之后，在旋转电机时，更改寄存器ADVANCE的值并找到导致最低电源电流和电机噪音的值。

然后将ENABLE（使能）调低，停止电机。

2.确定适当的时钟频率fCLKIN。

选择第三个GUI选项卡，然后：
将AG_SETPT设置为最接近目标fCLKIN。

将MOD120设置为3970。

将SPEED设置为4000。

3.打开时钟CLKIN，使能启动电机。

如果马达转得很快，
尝试减少或增加f CLKIN，以找到一个实际案例作为基线参考。

尝试以150为增量，用不同的组合调整滤波器的设置（FILK1、FILK2、COMK1或COMK2）。

花点时间去找到最佳值。

尝试增加速度增益SPDGAIN和环路增益LOOPGAIN.
4.到现在为止，马达应该可以平稳地旋转，但是FGOUT上的信号频率可能与fCLKIN
不匹配。

如果两个频率不匹配，则速度不会锁定。

很多时候可以通过增加LOOPGAIN或SPEED来修正。

、
5.现在，电机应该旋转与FGOUT频率匹配fCLKIN。

如果手动给电机增加负载，则应保持相同的转速和输出频率。

为了增加负载能力，尝试增加环路增益LOOPGAIN或减小RSENSE电阻的值，以允许更多的电机电流。

此时，确定达到目标转速和扭矩驱动所需的最小总增益是有用的。

若要查找此值，请继续减小循环增益，并切换“ ENABLE”以查找阻止f FGOUT到达f CLKIN的循环增益LOOPGAIN。

滤波器寄存器影响控制系统的极频和零频。

滤波器寄存器也以与环增益LOOPGAIN相同的方式影响增益，其中总增益=环增益×（2×FILK2/FILK1）×（0.5×COMK2/COMK1）。

在下载的电路板文件和软件中，打开文件、\Application\Filter 计算器.xls. 在绿色单元格中输入滤波器值和环增益，并查看总增益。

该值是系统达到指令转速所需的最小增益。

在未来的试验中，改变滤波器（以改善颤振和动态性能）也将改变总增益，并且应使用计算器来确定正确的环路增益值，以使总增益至少高于最小值20%。

比最小值高出1.5到3倍通常是可以接受的，总增益过大的第一个后果是启动速度可能会超调。

注：驱动更多扭矩需要更多增益。