边缘对齐 PWM 与中央对齐 PWM

1.简介

对PMSM进行控制的时候,需要使用PWM生成SVPWM带动电机旋转,PWM由MCU的FTM模块生成,可以选择使用边缘对齐PWM(Edge-Aligned PWM)或者中央对齐PWM(Center-Aligned PWM),下面介绍基于NXP S32K144的两种PWM模式。



2.Edge-Aligned PWM

边缘对齐PWM的周期由以下式子决定:

Period = MOD – CNTIN + 0x0001

其中MOD代表FTM的计数终值,CNTIN代表计数器初始值。

它的脉宽由以下式子决定:

Duty cycle = CnV – CNTIN

其中CnV(C0V-C7V)代表通道的计数终值,n表示某通道。

它被称为边缘对齐是因为在一个FTM模块内的所有通道的PWM开始都对齐在周期的开头。

PWM的极性由ELSB:ELSA这两个寄存器的状态决定,当ELSB:ELSA = 1:0时,计数器计数至通道计数终值(CnV)PWM的输出置为低,当计数至FTM模块的计数终值(MOD)的时候PWM的输出置为高并且计数器重新装载计数初值(CNTIN)。示意图如下:



当ELSB:ELSA = x:1时,计数器计数至通道计数终值(CnV)PWM的输出置为高,当计数至FTM模块的计数终值(MOD)的时候PWM的输出置为低并且计数器重新装载计数初值(CNTIN)。示意图如下:




3.Center-Aligned PWM

中央对齐PWM的周期由以下式子决定:

Period = 2 * (MOD - CNTIN)

它的脉宽由以下式子决定:

Duty cycle = 2 * (CnV – CNTIN)

在中央对齐PWM模式下,FTM的计数器会一直往上计数至模块的计数终值(MOD),然后再往下计数至计数器初值(CNTIN),这种计数器向上向下计数的模式只适用于中央对齐PWM。

它被称为中央对齐的原因是因为它所有通道脉宽的中点都对齐在计数器计数至计数器初始值(CNTIN)的时刻。

PWM的极性由ELSB:ELSA这两个寄存器的状态决定,当ELSB:ELSA = 1:0,在计数器向上计数时,计数从计数初值计数至通道计数终值(CnV)时,PWM输出置为低,在计数器向下计数时。计数器从MOD计数至CnV时,PWM输出置为高。示意图如下:



当ELSB:ELSA = x:1,在计数器向上计数时,计数从计数初值计数至通道计数终值(CnV)时,PWM输出置为高,在计数器向下计数时。计数器从MOD计数至CnV时,PWM输出置为低。示意图如下:




4.实例演示

使用NXP的S32K144分别生成边缘对齐PWM和中央对齐PWM
(1)边缘对齐
直接利用 S32DS 的 Processor Expert 配置生成 10 K 的 PWM,配置如下:




使用示波器抓取的波形如下:


(2)中央对齐
同样利用 S32DS 的 Processor Expert 配置生成 10 K 的 PWM,配置如下:




使用示波器抓取的波形如下:



(3)对比
同时产生两者,抓取波形如下:



图中,蓝色线是中央对齐,黄色线是边缘对齐,可以看到,两者虽然配置一样,但是由于计数器方式和状态标志位置位的时机不一样,在同一时间的电平状态会不一致。在电机控制中,通常,使用中央对齐的PWM来控制,那么采样电流的时机就是计数器重新载入通道计数器初值的时刻,使用边缘对齐的PWM来控制,电流采样的时机就是计数器计数值到达通道计数终值时刻的前一时刻。

5.小结

在不同的应用场景中需要根据实际需要来使用不同对齐类型的PWM才能达到更好的控制效果。

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