第3章PWM原理

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连续增/减计数方式

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TDIRA/B引脚的状态不影响计数的方向 定时器的计数方向仅在计数器的值达到周期寄 存器的值时，才从增计数变为减计数，定时器 的计数方向在计数器的值为0时从减计数变为 增计数 通用定时器的初始值可以是0000h——FFFFh 中的任意值。 周期中断、上溢中断、下溢中断 适用于产生对称的PWM波形
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用比较单元产生PWM波
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死区单元

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防止同一桥臂的上、下两个开关管直通，在两 个开关管开关交替时刻，插入一段全部关的时 间，即死区，确保一个开关管彻底关闭后，另 一个再打开 每个事件管理器都有一个死区单元，使6个 PWM输出加入相同的死区功能
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定时器控制寄存器配置TxCON

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4种计数模式 外部时钟/内部时钟 8种预定标因子（1～1/128） 何种条件下重装载定时器的比较寄存器 通用定时器的比较操作是否使能 通用定时器是否使能 通用定时器2/4使用它自身的还是通用定时器 1/3的周期寄存器
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通用定时器概述
每个定时器包括 一个16位增/减计数计数器TxCNT，可读写 一个16位比较寄存器TxCMPR，可读写 一个16位周期寄存器TxPR，可读写 一个16位控制寄存器TxCON，可读写 可选择内部或外部输入时钟 可编程预定标其 4个可屏蔽中断 可选择计数方向输入引脚TDIRx
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定时器1或3处于连续增/减计数模式

改变比较值可以改变占空比，改变周期
值可以改变PWM波频率

比较值的改变影响PWM脉冲的两边波 形
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对称波形发生
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输出逻辑
高有效 低有效 强制高/低

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用比较单元产生PWM波

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每个事件管理器有3个全比较单元，1个 比较控制寄存器，一个比较方式寄存器 每个比较单元有1个比较寄存器CMPRx， 2个相关的PWM输出引脚 比较单元的时基由Time1和Time3提供
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Compare Action Control Registers (ACTRA and ACTRB)
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Bit
15 SVRDIR. Space vector PWM rotation direction. Used only in space vector PWM output generation. 0 Positive (CCW) 1 Negative (CW) Bits 14–12 D2–D0. Basic space vector bits. Used only in space vector PWM output generation. Bits 11–10 CMP6ACT1–0. Action on compare output pin 6, CMP6. 00 Forced low 01 Active low 10 Active high 11 Forced high Bits 9–8 CMP5ACT1–0. Action on compare output pin 5, CMP5. 00 Forced low 01 Active low 10 Active high 11 Forced high
态，定时器的计数器、比较输出和预定
标计数器都保持不变
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连续增计数模式

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按照定标的输入时钟增计数，直到计数器的值 和周期寄存器的值相等，匹配之后的下一个输 入时钟的上升沿，通用定时器复位为0，并开 始另一个计数周期 通用定时器的初始值可以是0000h——FFFFh 中的任意值。 周期中断、上溢中断、下溢中断
正脉宽 周期值-比较值 = = PWM周期 周期值
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非对称波形发生（高有效）

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比较值为0，则整个周期输出为1，如果下一周 期的新比较值也是0，则输出将不复位 比较值大于周期寄存器的值，则整个周期输出 为0
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非对称波形发生
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对称波形发生
通用定时器处于连续增/减计数模式 计数值等于比较值时，TxPWM引脚上出 现跳变，计数器继续计数，计数值等于周 期值时， 计数器开始减计数，再次计数到 与比较值相等时，TxPWM引脚上出现第 二次跳变，计数器减计数到0，完成一个 PWM周期 比较值的改变只影响PWM脉冲的两边波形 正脉宽 2周期值-2比较值 周期值-比较值 = = = PWM周期 2周期值 周期值
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定时器控制寄存器配置TxCON
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DSP通用定时器的计数操作
停止/保持操作模式 连续增计数模式 定向增/减计数模式 连续增/减计数模式

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停止/保持操作模式
通用定时器操作停止并保持当前状
txcmprpwmtxpwm退出pwm计数值等于比较值时txpwm引脚上出现正跳变计数器继续计数计数值等于周期值时txpwm引脚上出现负跳变同时计数器复位为0完成一个pwm周期比较值为0则整个周期输出为1如果下一周期的新比较值也是0则输出将不复位计数值等于比较值时txpwm引脚上出现跳变计数器继续计数计数值等于周计数器开始减计数再次计数到与比较值相等时txpwm引脚上出现第二次跳变计数器减计数到0完成一个pwm周期退出pwm每个事件管理器有3个全比较单元1个比较控制寄存器一个比较方式寄存器每个比较单元有1个比较寄存器cmprx2个相关的pwm输出引脚退出compareactioncontrolregistersactra退出bit15svrdir
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PWM的优点
1.从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行 数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到 最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将 逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 2.对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外 一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信 的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长 通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以 滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。 总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强， 是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效 技术。
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PWM应用
电力电子
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通信
电机控制
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PWM在电机控制中的应用
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PWM是控制信号：频率、脉宽携带控制信息 DSP中PWM信号的产生 驱动电路中PWM信号的放大
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DSP事件管理器

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EVA、EVB 通用定时器GP，比较单元Compare，捕获单 元CAP，正交编码脉冲电路QEP 通用定时器的计数操作：连续增计数模式、定 向增减计数模式（TDIRA/B引脚）、连续增/ 减计数模式 PWM输出跳变：非对称波形、对称波形
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分别将如图所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L 电路）上，其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形 如图所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形 状也略有不同，但下降段则几乎完全相同
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SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律 变化而和正弦波等效的PWM波形 用一系列等幅不等宽的脉 冲来代替一个正弦半波，正弦 半波N等分，看成N个相连的脉 冲序列，宽度相等，但幅值不 等；用矩形脉冲代替，等幅， 不等宽，中点重合，面积（冲 量）相等，宽度按正弦规律变 化。
死区单元
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死区单元
1. 4位DBT设置死区时间，共16种组合，m
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2. 3位DBT PS预分频，p
3. 死区时间=m×p个CPU时钟周期，死区范围 是0～480个CPU时钟周期 4. 死区的增加会影响占空比，因此在计算占空 比时要考虑死区的影响
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连续增计数模式
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定向增/减计数模式返 章Fra bibliotek首
根据定标的时钟和TDIRA/B引脚的输入来增或 减计数， TDIRA/B保持高时增计数， TDIRA/B保持低时减计数 通用定时器的初始值可以是0000h——FFFFh 中的任意值。 周期中断、上溢中断、下溢中断
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定向增/减计数模式
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连续增/减计数方式
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通用定时器的比较操作
比较寄存器TxCMPR、PWM输出引脚 TxPWM 比较使能时，计数器的值与比较寄存 器的值相等时，产生比较匹配：


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比较中断寄存器标志位置1 PWM输出发生跳变 启动AD转换
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用定时器比较寄存器产生PWM波 （无死区功能）
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原理

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采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等 而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上 时,其效果基本相同. 对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使 输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的 脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要 的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调 制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可 改变输出频率.
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非对称波形发生

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定时器1或3处于连续增计数模式 改变比较值可以改变占空比，改变周期 值可以改变PWM波频率 高有效占空比
正脉宽 周期值-比较值-死区 = = PWM周期 周期值

低有效占空比
正脉宽 周期值-死区 = = PWM周期 周期值
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对称波形发生

非对称波形 对称波形 高有效和低有效

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非对称波形发生（高有效）

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通用定时器处于连续增计数模式 计数值等于比较值时，TxPWM引脚上出 现正跳变，计数器继续计数，计数值等于 周期值时， TxPWM引脚上出现负跳变， 同时计数器复位为0，完成一个PWM周期 比较值的改变只影响PWM脉冲的单边波形
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第3章 PWM原理及在电机控制中的应用
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3.1 PWM概述
脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。广泛应用于测量， 通信，功率控制与变换等许多领域。 根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏 置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时 间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变 化时保持恒定。