一種全橋移相控制PWM發波方案

用于移相控制的全橋PWM變換器是中大功率DC-DC變換電路中最常用的電路之一，由于其可以實現開關管的軟開關特性，在數字電源的設計中被廣泛采用，本文基于STM32中高級控制定時器設計了一種全橋移相控制PWM發波方案。

移相全橋PWM發波要求

移相全橋的拓撲如下圖所示，由于諧振電感L1的存在，結合移相控制，使開關管達到零電壓開通(ZVS)，從而有效的降低了電路的開關損耗和開關噪聲，減少了開關過程中的產生的電磁干擾。

移相控制的PWM驅動波形如下，Q1/Q2/Q3/Q4分別對應上圖中的4個開關管的驅動。

Q1與Q2驅動互補，插入死區；Q3與Q4驅動互補，插入死區。所有PWM波形的占空比固定，Q3/Q4相對與Q1/Q2移相，相位大小由控制環路確定。

高級定時器移相PWM生成

在高級定時器中(TIM1/TIM8/TIM20)，針對移相控制專門設計了一種PWM工作模式，即非對稱PWM模式(Asymmetric PWM mode)，在中心對稱計數模式下，允許計數器向上計數時的比較事件與向下計數時的比較事件分別由兩個不同的比較值確定，如下：

OC1REFC由TIMx_CCR1(向上)與TIMx_CCR2(向下)控制

OC2REFC由TIMx_CCR2(向上)與TIMx_CCR1(向下)控制

OC3REFC由TIMx_CCR3(向上)與TIMx_CCR4(向下)控制

OC4REFC 由TIMx_CCR4(向上)與TIMx_CCR3(向下)控制

為了生成移相PWM波形，本文選擇以下兩種方案：

方案1：Q1/Q2由CH1/CH1N生成，Q3/Q4由CH2/CH2N生成。

方案2：Q1/Q2由CH1/CH1N生成，Q3/Q4由CH3/CH3N生成。

方案1：

在高級定時器中的關鍵配置如下(使用CubeMx工具)：

使能CH1/CH1N/CH2/CH2N。

中心對齊模式，周期值設定為10000。

CH1與CH2的工作模式為Asymmetric PWM2，比較值為5000，用于產生50%固定占空比波形。

編譯生成keil工程，添加如下代碼，Phase_shift_cnt代表相位偏移值。

測試結果如下（可播放視頻），黃色與藍色波形分別對應CH1與CH2，紅色波形用來參考移相結果，其對應的互補波形未抓取。

方案2：

在高級定時器中的關鍵配置如下(使用CubeMx工具)：

使能CH1/CH1N/CH3/CH3N，CH2與CH4使能為PWM Generation No Output。

中心對齊模式，周期值設定為10000。

CH1與CH3的工作模式為Asymmetric PWM2，比較值為5000，用于產生50%固定占空比波形。CH2與CH4的工作模式為PWM mode 2，比較值為5000。

編譯生成keil工程，添加如下代碼，Phase_shift_cnt代表相位偏移值

測試結果如下（可播放視頻），黃色與紅色波形分別對應CH1與CH3，其對應的互補波形未抓取。

小結

本文介紹了STM32的高級定時器的非對稱模式工作原理，并利用其生成全橋移相控制的PWM驅動實例，可作為使用STM32 MCU 進行移相全橋控制的PWM驅動生成參考。

審核編輯：湯梓紅