前言

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(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)特性，在數(shù)字電源的設(shè)計(jì)中被廣泛采用，本文基于STM32中高級(jí)控制定時(shí)器設(shè)計(jì)了一種全橋移相控制PWM發(fā)波方案。

移相全橋PWM發(fā)波要求

移相全橋的拓?fù)淙缦聢D所示，由于諧振電感L1的存在，結(jié)合移相控制，使開(kāi)關(guān)管達(dá)到零電壓開(kāi)通(ZVS)，從而有效的降低了電路的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲，減少了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的產(chǎn)生的電磁干擾。

移相控制的PWM驅(qū)動(dòng)波形如下，Q1/Q2/Q3/Q4分別對(duì)應(yīng)上圖中的4個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)。

Q1與Q2驅(qū)動(dòng)互補(bǔ)，插入死區(qū)；Q3與Q4驅(qū)動(dòng)互補(bǔ)，插入死區(qū)。所有PWM波形的占空比固定，Q3/Q4相對(duì)與Q1/Q2移相，相位大小由控制環(huán)路確定。

高級(jí)定時(shí)器移相PWM生成

在高級(jí)定時(shí)器中(TIM1/TIM8/TIM20)，針對(duì)移相控制專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種PWM工作模式，即非對(duì)稱(chēng)PWM模式(Asymmetric PWM mode)，在中心對(duì)稱(chēng)計(jì)數(shù)模式下，允許計(jì)數(shù)器向上計(jì)數(shù)時(shí)的比較事件與向下計(jì)數(shù)時(shí)的比較事件分別由兩個(gè)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(jí)定時(shí)器中的關(guān)鍵配置如下(使用CubeMx工具)：

使能CH1/CH1N/CH2/CH2N。

中心對(duì)齊模式，周期值設(shè)定為10000。

CH1與CH2的工作模式為Asymmetric PWM2，比較值為5000，用于產(chǎn)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(cè)試結(jié)果如下（可雙擊播放視頻），黃色與藍(lán)色波形分別對(duì)應(yīng)CH1與CH2，紅色波形用來(lái)參考移

相結(jié)果，其對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)波形未抓取。

方案2在高級(jí)定時(shí)器中的關(guān)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(duì)齊模式，周期值設(shè)定為10000。

CH1與CH3的工作模式為Asymmetric PWM2，比較值為5000，用于產(chǎn)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(cè)試結(jié)果如下（可雙擊播放視頻），黃色與紅色波形分別對(duì)應(yīng)CH1與CH3，其對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)波形未抓取。

總結(jié)

本文介紹了STM32的高級(jí)定時(shí)器的非對(duì)稱(chēng)模式工作原理，并利用其生成全橋移相控制的PWM驅(qū)動(dòng)實(shí)例，可作為使用STM32 MCU 進(jìn)行移相全橋控制的PWM驅(qū)動(dòng)生成參考。