PWM的死區(qū)時間到底是什么如何計(jì)算死區(qū)時間

　　什么是死區(qū)時間？

　　數(shù)據(jù)手冊的參數(shù)

　　如何計(jì)算合理的死區(qū)時間？

　　STM32中配置死區(qū)時間

　　什么是死區(qū)時間？PWM是脈沖寬度調(diào)制，在電力電子中，最常用的就是整流和逆變。這就需要用到整流橋和逆變橋。

　　對三相電來說，就需要三個橋臂。以兩電平為例，每個橋臂上有兩個電力電子器件，比如IGBT。大致如下圖所示；

　　這兩個IGBT不能同時導(dǎo)通，否則就會出現(xiàn)短路的情況，從而對系統(tǒng)造成損害。

　　那為什么會出現(xiàn)同時導(dǎo)通的情況呢？

　　因?yàn)殚_關(guān)元器件的 和 嚴(yán)格意義并不是相同的。

　　所以在驅(qū)動開關(guān)元器件門極的時候需要增加一段延時，確保另一個開關(guān)管完全關(guān)斷之后再去打開這個開關(guān)元器件，通常存在兩種情況；

　　上半橋關(guān)斷后，延遲一段時間再打開下半橋；

　　下半橋關(guān)斷后，延遲一段時間再打開上半橋；

　　這樣就不會同時導(dǎo)通，從而避免功率元件燒毀；死區(qū)時間控制在通常的單片機(jī)所配備的PWM中都有這樣的功能，下面會進(jìn)一步介紹。

　　相對于PWM來說，死區(qū)時間是在PWM輸出的這個時間，上下管都不會有輸出，當(dāng)然會使波形輸出中斷，死區(qū)時間一般只占百分之幾的周期。但是當(dāng)PWM波本身占空比小時，空出的部分要比死區(qū)還大，所以死區(qū)會影響輸出的紋波，但應(yīng)該不是起到?jīng)Q定性作用的。

　　另外如果死區(qū)設(shè)置過小，但是仍然出現(xiàn)上下管同時導(dǎo)通，因?yàn)閷?dǎo)通時間非常非常短，電流沒有變得很大，不足以燒毀系統(tǒng)，那此時會導(dǎo)致開關(guān)元器件發(fā)熱嚴(yán)重，所以選擇合適的死區(qū)時間尤為重要，過大過小都不行。

　　數(shù)據(jù)手冊的參數(shù)這里看了一下NXP的IRF540的數(shù)據(jù)手冊，柵極開關(guān)時間如下所示；

　　典型參數(shù)

　?。洪T極的開通延遲時間

　　：門極的關(guān)斷延遲時間

　?。洪T極上升時間

　?。洪T極下降時間

　　下面是一個IGBT的數(shù)據(jù)手冊；

　　開關(guān)屬性

　　如何計(jì)算合理的死區(qū)時間？這里用 表示死區(qū)時間，因?yàn)殚T極上升和下降時間通常比延遲時間小很多，所以這里可以不用考慮它們。則死區(qū)時間滿足；

　?。鹤畲蟮年P(guān)斷延遲時間；

　　：最小的開通延遲時間；

　?。鹤畲蟮尿?qū)動信號傳遞延遲時間；

　?。鹤钚〉尿?qū)動信號傳遞延遲時間；

　　其中 和 正如上文所提到的可以元器件的數(shù)據(jù)手冊中找到； 和 一般由驅(qū)動器廠家給出；

　　如果是MCU的IO驅(qū)動的話，需要考慮IO的上升時間和下降時間，另外一般會加光耦進(jìn)行隔離，這里還需要考慮到光耦的開關(guān)延時。

　　STM32中配置死區(qū)時間STM32的TIM高級定時器支持互補(bǔ)PWM波形發(fā)生，同時它支持插入死區(qū)時間和剎車的配置。

　　直接看參考手冊里的寄存器TIMx_BDTR，這是配置剎車和死區(qū)時間的寄存器；

　　TIMx_BDTR

　　可以看到死區(qū)時間DT由**UTG［7：0］**決定，這里還有一個問題是 是什么？在TIMx_CR1的寄存器可以得知， 由TIMx_CR1寄存器的CKD決定；

　　如果這里配置成00，那么 和內(nèi)部定時器的頻率相同，為8M；

　　CKD

　　結(jié)合代碼做一下計(jì)算；系統(tǒng)頻率為72M，下面是時基單元的配置；

　　#define PWM_FREQ （（u16） 16000） // in Hz （N.b.： pattern type is center aligned）#define PWM_PRSC （（u8）0）#define PWM_PERIOD （（u16） （CKTIM / （u32）（2 * PWM_FREQ *（PWM_PRSC+1））））

　　TIM_TimeBaseStructInit（&TIM1_TimeBaseStructure）; /* Time Base configuration */ TIM1_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; TIM1_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned1; TIM1_TimeBaseStructure.TIM_Period = PWM_PERIOD; TIM1_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2;

　　PWM的頻率是16K，注意這里的PWM是中央對齊模式，因此配置的時鐘頻率為32K;

　　下面時剎車和死區(qū)時間，BDTR寄存器的配置，因此這里的CK_INT為32M

　　#define CKTIM （（u32）72000000uL） /* Silicon running at 72MHz Resolution： 1Hz */#define DEADTIME_NS （（u16） 500） //in nsec; range is ［0.。.3500］#define DEADTIME （u16）（（unsigned long long）CKTIM/2 *（unsigned long long）DEADTIME_NS/1000 000 000uL）

　　TIM1_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = DEADTIME; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High; TIM1_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Disable;

　　例：若TDTS = 31ns（32MHZ），可能的死區(qū)時間為：0到3970ns，若步長時間為31ns；4000us到8us，若步長時間為62ns；8us到16us，若步長時間為250ns；16us到32us，若步長時間為500ns；

　　如果需要配置死區(qū)時間 1000ns，系統(tǒng)頻率72，000，000Hz，那么需要配置寄存器的值為；

　　直接寫成宏定義的形式；

　　#define DEADTIME （u16）（（unsigned long long）CKTIM/2 *（unsigned long long）DEADTIME_NS/1000 000 000uL）