【中科昊芯HXS320F28025C】PWM实现；死区设置。

jixulifu2 发表于 2024-8-10 15:20

<div class='showpostmsg'>EPWM模块

    PWM是一种脉宽调制技术，广泛应用于电机控制、LED亮度调节、音频放大等领域。PWM的基本原理是通过改变脉冲信号的宽度来调节输出功率，从而实现对负载的有效控制。大部分MCU都内置了PWM功能（如STM32，ARDUINO等），可以直接通过专用的定时器或外围设备来生成PWM信号。这些MCU的PWM功能通常只能提供较为一般的功能。中科昊芯HXS320F28025C内置了增强型脉宽调制器(ePWM），相比市面常见的MCU，功能更加强，配置更灵活，安全保护更完善。更适合越来越复杂的电力电子与电机控制。

    中科昊芯HXS320F28025C的增强型脉宽调制器(ePWM）有以下几个子模块：

    •时基子模块 Time-Base

    •计数器比较子模块Counter Compare 

    •动作限定子模块Action Qualifier 

    •死区发生器子模块Dead-Band Generator

    •PWM斩波器（PC）子模块 PWM Chopper 

    •错误联防子模块Trip Zone

    •事件触发子模块Event Trigger 

    •数字比较子模块Digital Compare

 

    每个ePWM模块都支持以下功能： 

    •带周期和频率控制的专用16位时基计数器 

    •两个PWM输出（EPWMxA和EPWMxB），可配置为： 

        –两个独立的PWM输出，单边操作 

        –两个独立的PWM输出，双边对称模式 

        –一个独立的PWM输出，双边不对称模式 

    •通过软件对PWM信号进行异步超驰控制。

    •对于其他ePWM模块的可编程的相位控制（滞后或超前）。 

    •逐周期地进行硬件锁定（同步）的相位关系。

    •具有独立的上升沿和下降沿延迟控制的死区功能。

    •在错误联防情况下，可编程的逐周期错误联防和单次错误联防。

    •错误联防条件下，可强制PWM输出高、低或高阻状态逻辑电平。

    •所有事件均可触发CPU中断和ADC转换开始（SOC）

    •可编程的事件预分频可最大程度地减少中断时的CPU开销。

    •通过高频载波信号进行PWM斩波，用于脉冲变压器栅极驱动

    内部框图如下：

    

<div style="text-align: center;"></div>

<div style="text-align: center;"></div>

<div> </div>

    更多关于中科昊芯HXS320F28025C的EPWM的信息，可以自行查阅datasheet。

    PWM信号由一系列周期性的脉冲组成，每个脉冲都有固定的周期T，脉冲的宽度（即高电平持续的时间）可以根据需要进行调节。脉冲的宽度与周期的比例称为占空比（Duty Cycle），占空比决定了输出信号的平均电压值。例如，如果脉冲宽度为周期的一半，则占空比为50%，输出信号的平均电压为电源电压的一半。我们配置输出一个1khz，占空比50%的PWM信号。

F28025C主频160Mhz，预分频16，高速分频10，160Mhz/16/10 = 1Mhz.

设置时基周期，500， 1M/(500*2)=1KHz = 1ms一个周期

占空比设置为50%

EPWM1设置在IO0.0和0.1上输出互补信号

<pre>
<code class="language-cpp">/*设置时钟分频时钟分频/16，高速时钟分频/10，160M/16/10=1M*/
EPWM_setClockPrescaler(myEPWM1_BASE, EPWM_CLOCK_DIVIDER_16, EPWM_HSCLOCK_DIVIDER_10);
/*设置时基周期，500， 1M/(500*2)=1KHz*/
EPWM_setTimeBasePeriod(myEPWM1_BASE, 500);
EPWM_setTimeBaseCounter(myEPWM1_BASE, 0);
/*设置时基计数模式，上下计数*/
EPWM_setTimeBaseCounterMode(myEPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_MODE_UP_DOWN);
EPWM_disablePhaseShiftLoad(myEPWM1_BASE);
EPWM_setPhaseShift(myEPWM1_BASE, 0);
/*设置计数器比较值，COMPARE_A，500*/
EPWM_setCounterCompareValue(myEPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_COMPARE_A, 250);
EPWM_setCounterCompareShadowLoadMode(myEPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_COMPARE_A, EPWM_COMP_LOAD_ON_CNTR_ZERO);
/*设置计数器比较值,COMPARE_B，1500*/
EPWM_setCounterCompareValue(myEPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_COMPARE_B, 250);
EPWM_setCounterCompareShadowLoadMode(myEPWM1_BASE, EPWM_COUNTER_COMPARE_B, EPWM_COMP_LOAD_ON_CNTR_ZERO);
/*ePWM1A，输出引脚置低，时基计数器等于0*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_LOW, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_ZERO);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_PERIOD);
/*ePWM1A，输出引脚置高，时基计数器上升时等于CMPA*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_HIGH, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_UP_CMPA);
/*ePWM1A，输出引脚置低，时基计数器下降时等于CMPA*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_LOW, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_DOWN_CMPA);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_UP_CMPB);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_A, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_DOWN_CMPB);
/*ePWM1B，输出引脚置低，时基计数器等于0*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_LOW, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_ZERO);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_PERIOD);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_UP_CMPA);
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_NO_CHANGE, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_DOWN_CMPA);
/*ePWM1B，输出引脚置高，时基计数器上升时等于CMPA*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_HIGH, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_UP_CMPB);
/*ePWM1B，输出引脚置低，时基计数器下降时等于CMPA*/
EPWM_setActionQualifierAction(myEPWM1_BASE, EPWM_AQ_OUTPUT_B, EPWM_AQ_OUTPUT_LOW, EPWM_AQ_OUTPUT_ON_TIMEBASE_DOWN_CMPB);</code></pre>

更改GPIO功能与开启时钟代码：

<pre>
<code class="language-cpp">GPIO_setPinConfig(GPIO_0_EPWM1_A);
GPIO_setPinConfig(GPIO_1_EPWM1_B);
SysCtl_enablePeripheral(SYSCTL_PERIPH_CLK_TBCLKSYNC);

</code></pre>

同时开启一个板载LED灯闪烁，可以观察程序是否在运行。

<pre>
<code> GPIO_setPinConfig(GPIO_31_GPIO31);
GPIO_setDirectionMode(31, GPIO_DIR_MODE_OUT);
GPIO_setPadConfig(31, GPIO_PIN_TYPE_PULLUP);
GPIO_setQualificationMode(31, GPIO_QUAL_SYNC);
GPIO_writePin(31,1);
for(;;)
{
GPIO_togglePin(31);
for(number = 0; number < 500; number ++)
DEVICE_DELAY_US(1000);
}
</code></pre>

<div>程序写好后点击DOWNLOAD，可以看到开发板板载红灯闪烁，证明程序已经正常运行，接上示波器查看IO00和IO01波形。</div>

<div style="text-align: center;">
<div style="text-align: center;"></div>

<div style="text-align: center;"></div>

可以看到正常输出1khz的占空比50%的波形。

死区的概念： 
简单解释：通常，大功率电机、变频器，末端都是由大功率管、IGBT等原件组成的 
H桥或3湘桥，每个桥的上半桥和下半桥是绝对不能相同的，但高速的PWM驱动信号在达到功率元件的控制基时，往往会由于各种各样的原因产生延迟的效果，造成某个半桥原件在应该关断时没有关断，造成功率元件烧毁 
死区就是在上半桥关断后，延迟一段时间在打开下半桥或在下半桥关断后，延迟一段时间再打开上半桥，从而避免功率元件烧毁，这段延迟时间就是死区

中科昊芯HXS320F28025C自带死区产生模块

<div style="text-align: left;"></div>

<div style="text-align: left;">
<pre>
<code class="language-cpp"> /*设置死区延时极性，死区下降沿，极性反向*/
EPWM_setDeadBandDelayPolarity(myEPWM1_BASE, EPWM_DB_FED, EPWM_DB_POLARITY_ACTIVE_LOW);
 /*设置死区延时模式，死区上升沿延时，开启*/
EPWM_setDeadBandDelayMode(myEPWM1_BASE, EPWM_DB_RED, true);
 /*设置死区上升沿延时数，*/
EPWM_setRisingEdgeDelayCount(myEPWM1_BASE, 100);
 /*设置死区延时模式，死区下降沿延时，开启*/
EPWM_setDeadBandDelayMode(myEPWM1_BASE, EPWM_DB_FED, true);
 /*设置死区下降沿延时数，*/
EPWM_setFallingEdgeDelayCount(myEPWM1_BASE, 100);
</code></pre>

再次查看波形
</div>

<div style="text-align: left;"></div>

<div style="text-align: left;">图中红线框内的时间差即为死区时间，可以有效防止MOS管频繁开关导致的损坏。</div>
</div>
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