定時器互補PWM輸出和死區
- 互補PWM(Complementary PWM)
- H橋、全橋、半橋中的應用
- 為什么需要死區時間
互補PWM(Complementary PWM)
是一種特殊的 PWM 輸出模式,通常用于H橋、全橋或半橋電路的驅動。其核心原理是利用定時器產生兩個互補的 PWM 信號,并引入死區時間以避免高低側同時導通。
PWM作用:通過調節占空比,可以控制負載的平均電壓或電流,從而實現調速、調光、功率控制等功能。它的本質是一個占空比可調的矩形波:
這是控制的參數
輸出的時候都是推挽輸出。
互補PWM指的是兩個輸出通道的波形互為反向,即:
- 主PWM 信號高時,互補信號低。
- 主PWM 信號低時,互補信號高。
通常,互補PWM由定時器的兩個通道生成,例如:
- 主PWM(PWMx):控制上橋臂(High-side MOSFET)。
互補PWM(PWMxN):控制下橋臂(Low-side MOSFET)。
H橋、全橋、半橋中的應用
在H橋、全橋、半橋等驅動電路中,需要兩個互補的信號來驅動上下橋臂的開關管:
- 上橋臂導通時,下橋臂關閉,防止短路。
- 下橋臂導通時,上橋臂關閉,保證正確的電流流向。
如果沒有互補 PWM,就需要軟件或額外硬件來確保開關管交替導通,增加了控制復雜性和開關損耗。
為什么需要死區時間
在實際的功率電子電路中,MOSFET 或 IGBT 不是理想開關,它們的開關時間不是瞬時的,而是存在開通和關斷延遲。
如果兩個互補 PWM 信號切換時沒有延遲,高低橋的兩個開關可能會同時導通(Shoot-through),造成短路。短路會導致嚴重的功耗、發熱,甚至燒毀元器件。
引入死區時間(Dead Time),即在高低橋切換時,確保兩端的 MOSFET 都有足夠的時間完全關閉后,才讓另一端導通。下面重疊部分就是死區。
通常可以通過高級定時器(Advanced Timer)或 通用定時器(General Timer) 來實現互補 PWM。
下面是是STM32的示例
先配置定時器,然后是通道,死區時間,最后輸出。
參考:
PWM互補輸出和死區