PWM 脉宽跟随方案介绍

news2024/11/28 10:56:44

1. 前言

数字电源产品在使用桥式电路拓扑或是多路交错控制中，有时会需要滞后臂的 PWM 脉宽严格跟随超前臂的 PWM 脉宽，或从路的 PWM 脉宽严格跟随主路的 PWM 脉宽，本文将介绍如何利用高精度定时器实现 PWM 输出脉宽跟随，一种使用 Push-pull + Balance Idle + Auto Enable 方式，一种是使用 Auto Delay 方式。

2. Push-pull + Balance Idle + Auto Enable 脉宽跟随方案

高精度定时器的 push-pull 模式本身就是用于推挽拓扑的控制，保证同一定时器的两路输出脉宽一致，以 timer A 的两路输出 TA1 和 TA2 为例，该模式实现时通过将 TA1 与 TA2 的set/reset 触发源配置为相同的事件，一般定时器本身的周期事件或是比较事件。
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但是如果在 PWM 的 set/reset 触发源中添加 EEVx 事件，比如将过流事件映射到 EEVx，利用 EEVx 触发 CBC 保护，由于 EEVx 发生点具有随机性，那么将无法保证 TA1 和 TA2 的脉冲宽度完成一致，如下的实测波形所示。
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为了解决以上的问题，可以 Push-pull 模式的基础上使能 Balance Idle + Auto Enable 功能。

如下图所示的 Balance Idle 模式，外部 EEV 事件导致 PWM 关闭的情况下，脉宽被复制输出，保证了输出脉宽一致。叠加 Auto Enable 后，PWM 输出不会一直保持在 Idle 模式，而是在下一个计数周期立即恢复输出。
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以上方案的实现配置和实测波形如下：

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通过以上的方案，无论异步事件发生在 TA1 还是 TA2 输出期间，接下来的脉冲都能跟随之前的脉冲宽度输出。

3. Auto Delay 脉宽跟随方案

Auto Delay 是利用高精度定时器的捕获功能，指定的事件发生的时间点叠加 CMP2/4 中设定的延时值作为最终的 CMP2/4 比较值，如下图所示。
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在滞后臂与超前臂或是从路与主路的相位差固定的情况下，将该相位差写入 CMP2/4 中，作为比较延时时间，只需要捕获超前臂或是主路 PWM 的关断点，即可让滞后臂或是从路的 PWM实现脉宽跟随。
基于以上的描述，以 TA1 和 TB1 为例，TB1 中设置捕获功能，对 TA1 的关断时刻进行捕获，假设二者的相差为 180°，实现 TB1 跟随 TA1 的配置和实测波形如下：

TA1 的 PWM 输出配置：
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TB1 的 PWM 输出配置：

以上的方案虽然可以实现脉冲宽度的跟随，但是存在一定的限制，即 TB1 相对于 TA1 的移相值加上 TA1 脉宽值不能超过定时器所设定的周期值，因为该情况下 Auto Delay 的比较事件CMP2/4 无法产生，也就无法控制 TB1 的关断，比如以上的例程中，移相值为 15000，则 TA1 的脉宽值不能超过 15000，二者之和不能超过定时器的周期值 30000。