嵌入式自学「嵌入式学习之PWM」

今天带来嵌入式自学「嵌入式学习之PWM」，关于嵌入式自学「嵌入式学习之PWM」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

PWM全称为Pulse width modulation（脉冲宽度调制），相信各位网友都非常熟悉了。笔者曾在大学2年级就已经掌握了PWM的使用方法，但是直到工作多年后才渐渐熟悉他的真正应用及设计初衷，感叹当时自己的无知。PWM在电力电子领域应用非常广泛，是利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种有效的技术；比如升压，降压，AD-DC，DC-AC都离不开它的应用，广泛应用于电动汽车充电，高铁，飞机，变频器，UPS，光伏逆变器，电机控制等等。

单相逆变器-SPWM调制

PWM控制技术就是对脉冲宽度进行调制的技术。即通过对一系列的脉冲宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。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。PWM波可以分为幅值相同和不同的PWM波，由于微控制输出的电平一般都是固定的，所以一般调整微控制器输出矩形脉冲的占空比，就可以输出等辅不等宽的PWM波。这对微控制来说是方便的，易于实现的。

用PWM波代替正弦半波

PWM的频率也称为开关频率，是指关键元器件的导通/关断的频率，如IGBT,Mosfet等等。开关频率越高，电感可以做得越小，成本越低；但是温度越高，管子损耗越大，软件控制时间也会不足。所以最好是根据实际应用去选择一个比较合适的频率。

PWM波的计数模式

一般微控制都会留出来PWM计数的方式（向上向下计数模式，向上计数和向下计数模式）和开关周期；

向上向下计数模式，软件预设频率值=微控制PWM时钟频率/开关频率/2

向上/向下计数模式，软件预设频率值=微控制PWM时钟频率/开关频率

例如，微控制28075的时钟为120MHz，变频器的开关频率为19.2KHz，那么在向上向下计数模式中，预设值=120*10^6/19200/2=3125；向上/下计数模式中，预设值=120*10^6/19200=6250。

向上向下计数和向上计数模式在工控行业很常见，比如Boost/Buck电路常用向上/向下计数模式，DC-AC逆变电路常用向上-向下模式，方便中心对齐，上下管子互补比较好处理。

在常用电路中，经常是频率不变，通过不同的占空比来控制输出电压/电流，所以占空比是实时变化的。一般的软件逻辑为：进入中断->采样->PI控制->得到输出的占空比；微控制器在执行上述逻辑的同时，PWM是一直在打驱动，计算出来之后不能立刻载入到实际电路中，需要在过零/顶点载入，保证机器的可靠性；

比如下面的例子，在过零点进入中断进行计算，可以在过零点或顶点进行载入，但是实际测试会发现，在过零点载入的值根本不是预设值。这个需要实际测试与理解，但是非常重要，在实际应用中，很多公司把这一步做不好或者理解不透彻，导致产品出现炸机，又很难复现。

PWM的驱动载入步骤

通常叫死区时间，是防止功率器件在翻转时误触发。比如逆变电路，上下管子不能同时导通，导通后硬件电路短路导致炸机；所以在上管开通瞬间，下管需要关断，由于都是元器件，因此有可能下管还未关断完全，上管已经开通，非常不稳定。因此加入死区时间，保证下管关断之后，再将上管开通。

如下配置方式就是上升沿延迟1.5us，下降沿不延迟，过零点载入PWM波。可以看到，任何情况下，上下管子都不会被导通。

死区的形成过程

PWM的知识就说到这里了，后续我会更新几个常见电路的MATLAB仿真，如Boost，Buck等；理论知识学习过程中，夹杂着仿真的实际应用，相信效果会更好。