STM32的TIM1之PWM互補輸出_死區時間和剎車配置

1、定時器1的PWM輸出通道

STM32高級定時器TIM1在用作PWM互補輸出時，共有4個輸出通道，其中有3個是互補輸出通道，如下：

通道1：TIM1_CH1對應PA8引腳,TIM1_CH1N對應PB13引腳;

通道2：TIM1_CH2對應PA9引腳,TIM1_CH2N對應PB14引腳;

通道3：TIM1_CH3對應PA10引腳,TIM1_CH3N對應PB15引腳;

通道4：TIM1_CH4對應PA11引腳;

STM32高級定時器TIM1的PWM剎車引腳TIM1_BKIN對應PB12引腳;

2、PWM互補輸出的意義

在使用互補輸出時，通常需要考慮死區時間，防止互補引腳控制的功率管同時而導通引起燒壞。見下圖：

如果死區Deadtime>0，則在TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出波形中插入“死區時間”，可防止TIM1_CH1和TIM1_CH1N控制的功率管同時導通。

3、互補輸出

如果死區Deadtime=0，則TIM1_CH1N的輸出波形是TIM1_CH1的反相;當死區時間為0，且沒有收到剎車信號時,如果TIM1_CH1輸出高電平，則TIM1_CH1N一定會輸出低電平，我們稱之為互補輸出。

4、PWM剎車

PWM剎車，就是停止PWM輸出波形。

5、PWM的“有效電平”和“無效電平”定義：

在PWM模式1中

1)、在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時，通道1引腳輸出“有效電平”，否則輸出“無效電平”；

2)、在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時，通道1引腳輸出“無效電平”(OC1REF=0)，否則輸出“有效電平”(OC1REF=1)。

在PWM模式2中

1)、在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時，通道1引腳輸出“無效電平”，否則輸出“有效電平”；

2)、在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時，通道1引腳輸出“有效電平”，否則輸出“無效電平”。

6、PWM在死區期間輸出的電平

1)、若配置了死區時間，則在死區期間，通道1引腳輸出的電平和其“無效電平”保持一致。

2)、將“死區期間和無效電平期間”的TIM1_CH1和TIM1_CH1N配置輸出為低電平：

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

//TIM1_CH1引腳輸出有效電平為高電平,則在死區期間和無效電平期間均為低電平

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;

// TIM1_CH1N引腳輸出有效電平為高電平,則在死區期間和無效電平期間均為低電平

3)、死區時間

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;

? //輸出比較信號死區時間配置，具體如何計算可參考 BDTR:DTG[7:0]的描述

? //DTG[7:5]=0xx => DT=DTG[7:0]*tdtg,這里的tdtg=tDTS.

? //DTG[7:5]=10x => DT=(64+DTG[5:0])*tdtg,這里的Tdtg=2*tDTS.

? //DTG[7:5]=110 => DT=(32+DTG[4:0])*tdtg,這里的Tdtg=8*tDTS.

? //DTG[7:5]=111 => DT=(32+DTG[4:0])*tdtg,這里的Tdtg=16*tDTS.

? //tDTS=tCKINT=1/72000000=13.8ns,11*13.8=152.7ns

? //這里配置的死區時間為152ns

7、PWM空閑電平極性配置和PWM剎車的關系

TIM1_CH1和TIM1_CH1N引腳的“空閑電平極性”指的是在“剎車”時TIM1_CH1和TIM1_CH1N引腳輸出的極性。

剎車輸出配置：

1)、TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出配置為互異電平，可能會導致無法剎車;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;

2)、TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出同時配置為低電平,當剎車信號到來時,會執行有效剎車;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;

3)、TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出同時配置為高電平,當剎車信號到來時,會執行有效剎車;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Set;

8、TIM1之PWM程序舉例：

void TIM1_GPIO_Config(void)

{

??? GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

/// TIM1_CH1引腳初始化///

??? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

??? //使能PA口時鐘

? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =? GPIO_Pin_8;

? //PA8為TIM1_CH1通道,TIM1輸出比較通道

? GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

? //設置引腳為復用推挽輸出

? GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

? //設置引腳的最高輸出速率為50MHz

? GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

?/// TIM1_CH1N引腳初始化///

??? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =? GPIO_Pin_13;

? //PB13為TIM1_CH1N通道,TIM1輸出比較通道的互補通道

? GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

? //設置引腳為復用推挽輸出

? GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

? //設置引腳的最高輸出速率為50MHz

? GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

? //TIM1_BKIN剎車引腳初始化/

??? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =? GPIO_Pin_12;

?? //PB12對應TIM1_BKIN，為PWM剎車引腳

? GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

?? //設置引腳為浮空輸入?

? GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

? //設置引腳的最高輸出速率為50MHz

? GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}

void TIM1_Mode_Config(void)

{

??? TIM_TimeBaseInitTypeDef? TIM_TimeBaseStructure; //時基結構體

??? TIM_OCInitTypeDef? TIM_OCInitStructure;???????? //輸出比較結構體

??? TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;????? //剎車結構體

??? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);

??? //使能TIM1時鐘,即內部時鐘CK_INT=72M

/*--------------------時基結構體初始化-------------------------*/

??? TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=(8-1);//周期ARR

//自動重裝載寄存器的值，累計(TIM_Period+1)個"分頻時鐘"后產生一個更新或者中斷

??? TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= (9-1);

??? //TIM1時鐘分頻因子PSC

??? TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

?? ?//時鐘分頻因子 = 1，tDTS=tCKINT

??? //PWM 信號的頻率 F = TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}

??? //72000000/(8*9)=1000000Hz=1MHz

??? TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

??? //計數器計數模式，設置為向上計數

??? TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;

??? //重復計數器的值，沒用到不用管

??? TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);//初始化定時器

??? /*--------------------輸出比較結構體初始化-------------------*/

??? TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

??? //配置為PWM模式1

??? TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

??? //PWM輸出使能

??? TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;

??? //互補輸出使能

? TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

? //TIM1_CH1引腳輸出有效電平為高電平,則在死區期間和無效期間均為低電平

? TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;

? //TIM1_CH1N引腳輸出有效電平為高電平,則在死區期間和無效空閑期間均為低電平

//TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出配置為互異電平,導致會無法剎車，死區期間的輸出電平這個設置無關/

//? TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;

//剎車時，TIM1_CH1引腳為高電平

//? TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;

//剎車時，互補輸出TIM1_CH1N引腳為低電平

//TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出同時配置為低電平,當剎車信號到來時,會執行有效剎車/

??? TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;

?? ?//剎車時，TIM1_CH1引腳為低電平

??? TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;

??? //剎車時，互補輸出TIM1_CH1N引腳為低電平

//TIM1_CH1和TIM1_CH1N輸出同時配置為高電平,當剎車信號到來時,會執行有效剎車/

//? TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;

//剎車時，TIM1_CH1引腳為高電平

//? TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Set;

//剎車時，TIM1_CH1N引腳為高電平

??? TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = (5-1); //占空比 = 4 / 8 = 50%

??? TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);//初始化PWM輸出通道1

??? TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

??? //開啟通道1預裝載，在更新時間后才會重新裝載數值

??? /*-------------------剎車和死區結構體初始化-------------------*/

??? // 有關剎車和死區結構體的成員具體可參考BDTR寄存器的描述

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;

? //運行模式下“關閉模式”選擇 = 1

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;

? //空閑模式下“關閉模式”選擇 = 1

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;

? //鎖定級別1，見參考手冊

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;

??? //輸出比較信號死區時間配置，具體如何計算可參考 BDTR:DTG[7:0]的描述

? //DTG[7:5]=0xx => DT=DTG[7:0]*tdtg,這里的tdtg=tDTS.

? //DTG[7:5]=10x => DT=(64+DTG[5:0])*tdtg,這里的Tdtg=2*tDTS.

? //DTG[7:5]=110 => DT=(32+DTG[4:0])*tdtg,這里的Tdtg=8*tDTS.

? //DTG[7:5]=111 => DT=(32+DTG[4:0])*tdtg,這里的Tdtg=16*tDTS.

??? //tDTS=tCKINT=1/72000000=13.8ns,11*13.8=152.7ns

??? //這里配置的死區時間為152ns

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;//開啟剎車功能

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity =TIM_BreakPolarity_Low;

? //PWM剎車時，輸入低電平有效，則不會產生任何PWM輸出波形

? TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;

? //開啟自動輸出

? TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure);

??? TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);//使能定時器，計數器開始計數??

??? TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);

??? //主輸出使能，當使用的是通用定時器時，這句不需要

}

void TIM1_PWM_Init(void)

{

??? TIM1_GPIO_Config();

??? TIM1_Mode_Config();

}

9、測試結果

PWM剎車實驗