DRV8711 Schrittmotortreiber Fehler

[Manuel N. (manuel_n921)]

Hallo,

Habe mir ein eigenes PCB für die Ansteuerung eines Schrittmotors 
bestellt. Leider funktioniert das PCB nicht sehr zuverlässig, weswegen 
ich eure Hilfe benötige.

Aufbau: Im Anhang befindet sich ein Bild des PCBs. Ich habe oben drauf 
einen ESP8266 D1 mini, über welchen ich den Motor kontrolliere. Der 
Datenaustausch zwischen ESP und DRV8711 Treiber erfolgt über SPI. Der 
Schrittmotor ist ein Nema34 von Nanotec und die Wicklungen betreibe ich 
Seriegeschaltet.

Problem#1:
Setup: 36V@13A Spannungsversorgung. Drehzahl ca. 200U/min
Wenn ich den Schrittmotor unter Volllast drehen lasse, dann ging es 
einige Sekunden gut und danach Schaltete das Board aus. Ich konnte 
danach den Motor nie mehr laufen lassen. Am ESP liegt es nicht, den habe 
ich durchgemessen. Ebenfalls habe ich den alten ESP auf ein neues 
unbenutztes PCB montiert und den Test erneut durchgeführt. Das Resultat 
war dabei dasselbe. Nun denke ich, dass es an der erhöhten Stromaufnahme 
des Schrittmotors liegt. Die Stromaufnahme hat ja meines Erachtens nur 
auf die Rückmeldesignale "IsenP" einen Einfluss. Kann es sein, dass die 
Spannung über den Shunt-Widerständen zu hoch wurde? Meine 
Shunt-Widerstände betragen 3x 45mOhm Parallel, was meines erachtens 
ziemlich niederohmig ist.

Problem#2:
Setup: 24V@6.5A Stromversorgung. Drehzahl ca. 200U/min
Aufgrund des oben beschriebenen Problems mit der Stromaufnahme, habe ich 
einmal das Netzteil auf 24V getauscht. Den Motor habe ich unter ähnlich 
grosser Last betrieben und es passierte zunächst nichts. Als ich danach 
zur Strommessung einmal das Multimeter in Serie zum Netzteil hing und 
danach den Motor erneut einschalten wollte, ging das PCB erneut defekt. 
Nun war jedoch auf dem DRV8711-Chip der Pin Nr. 4 (24V-Stromversorgung) 
durchgeschmolzen und der Chip durchgebrannt.

Kann mir jemand weiterhelfen, wo der Fehler liegen kann? Habe 
Datenblätter und Bilder im Anhang. Wäre froh um eure Einschätzungen und 
Hilfeleistung. Habe noch ein PCB übrig für tests, dieses möchte ich 
nicht unnötig zerstören.

MFG Manuel

[Manuel N. (manuel_n921)]

P.S. Im Anhang noch schönere Bilder des PCBs

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Was für ein scheußliches Suchbild! Und das Layout ist unlesbar.

Ich meine mich zu erinnern, dass dieses IC seine Versorgungsspannungen 
in einer bestimmten Reihenfolge braucht  sonst geht er kaputt.

Nachtrag: ahh, die nachgereichten Bilder sind besser. Hast es wohl 
selbst bemerkt.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Ich würde das IC nicht so nahe zum ESP Modul platzieren, wegen EMV. 
Außerdem schau dir mal im Hardware Design Guide von Espressif an, wie 
diese Module (wegen der Antenne) richtig platziert werden sollen.

[Manuel N. (manuel_n921)]

Steve van de Grens schrieb:
> Was für ein scheußliches Suchbild! Und das Layout ist unlesbar.
>
> Ich meine mich zu erinnern, dass dieses IC seine Versorgungsspannungen
> in einer bestimmten Reihenfolge braucht  sonst geht er kaputt.

Danke für deine Rückmeldung und sorry wegen den Bildern. Im Datenblatt 
habe ich nichts zur Reihenfolge der Versorgungsspannungen gelesen. Der 
Chip selbst hat jedoch genau einen Pin, an welchem ich die 24V für den 
Schrittmotor anlegen kann.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Manuel N. schrieb:
> Der Chip selbst hat jedoch genau einen Pin, an welchem ich die 24V für den
> Schrittmotor anlegen kann.

Ah, dann habe ich das wohl mit einem anderen IC verwechselt.

[Rainer W. (rawi)]

Manuel N. schrieb:
> Der Schrittmotor ist ein Nema34 von Nanotec und die Wicklungen betreibe ich
> Seriegeschaltet.
> ...
> Setup: 36V@13A Spannungsversorgung. Drehzahl ca. 200U/min
> Wenn ich den Schrittmotor unter Volllast drehen lasse, dann ging es
> einige Sekunden gut und danach Schaltete das Board aus.

Geht es etwas genauer?

> Nun denke ich, dass es an der erhöhten Stromaufnahme
> des Schrittmotors liegt.

Bei einem stromregelnden Treiber bekommt der Schrittmotor den Strom 
zugeteilt. Der Treiber legt den Strom über das Tastverhältnis fest, 
solange die Kommutierung nicht zu schnell erfolgt. Der Motor hat da 
wenig zu melden.

[Daniel D. (danielduese)]

Hast du die R50-55 mal gemessen ob die noch funktionsfähig sind?

"Fault" Auszulesen wäre auch kein Fehler, dann weißt du ob es am 
Motortreiber liegt, zB Überhitzung

Bekannt sind bei diesem Treiber Probleme mit Eingangspannung >24V durch 
Rauschen. Wenn du 47 ohm Widerstände auch an die low side MOSFET Gates 
schaltest, könnte das Problem behoben sein.

[Manuel N. (manuelambaum)]

Daniel D. schrieb:
> Hast du die R50-55 mal gemessen ob die noch funktionsfähig sind?
Habe leider kein geeignetes Messmittel, um diese Widerstände 
auszumessen.


> "Fault" Auszulesen wäre auch kein Fehler, dann weißt du ob es am
> Motortreiber liegt, zB Überhitzung
Habe den Pin leider nicht angeschlossen und so klein wie dieser Pin ist, 
kann ich den leider nicht messen / nichts anlöten...


> Bekannt sind bei diesem Treiber Probleme mit Eingangspannung >24V durch
> Rauschen.
Was kann bei Rauschen im schlimmsten Fall passieren? Kann dadurch der 
Chip ernsthaft schaden nehmen?


> Wenn du 47 ohm Widerstände auch an die low side MOSFET Gates
> schaltest, könnte das Problem behoben sein.
Danke für deine Rückmeldung. Welchen Einfluss haben die Widerstände? 
Geht es hier nicht primär darum, den Mosfet schneller hoch- resp. runter 
zu ziehen wegen der Gate-Kapazität?

[Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)]

Manuel N. schrieb:
> Danke für deine Rückmeldung. Welchen Einfluss haben die Widerstände?
> Geht es hier nicht primär darum, den Mosfet schneller hoch- resp. runter
> zu ziehen wegen der Gate-Kapazität?
Eher "langsamer". Hast du die Einstellungen auch entsprechend angepasst 
wenn du schon welche verbaust?

- 8.1.2 Optional Series Gate Resistor
In high current or high voltage applications, the low side predriver 
fault may assert due to noise in the system. In this application, TI 
recommends placing a 47 to 120-Ω resistor in series with the low side 
output and the gate of the low side FET. TI also recommends setting the 
dead time to 850 ns when adding a series resistor.

Der "Fault" Pin ist nur eine einfache Signalisierung das was nicht 
stimmt, denn Grund kannst du über SPI auslesen:
- 7.6.9 STATUS Register (Address = 0x07)

[Rainer W. (rawi)]

Manuel N. schrieb:
> Habe leider kein geeignetes Messmittel, um diese Widerstände
> auszumessen.

Du brauchst ein Netzgerät mit Strombegrenzung und ein halbwegs 
vernünftiges Multimeter (200mV-Bereich).
So etwas sollte sollte eigentlich jeder auf dem Basteltisch stehen 
haben.

Es kommt hier nicht darauf an, den Widerstand aufs Prozent genau 
auszumessen.