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失之毫厘,差之千里 – 利用PWM做分毫不差的精确控制

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admin 发表于 2018-7-24 09:38:03 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
失之毫厘,差之千里 利用PWM做分毫不差的精确控制

作者:新唐科技股份有限公司微控制器行销应用处沈子岚技术经理


    马达控制的需求日渐提升,市场上常见的产品如节能风扇、代步平衡车、3D印表机等等,包括近期为了环保议题全面推广的电动车,都使用了大量的马达控制机能,如何做到高效能及高精度的马达控制成为各厂商的重要技术议题,其中最重要是如何精确控制马达的脉波宽度调变 (Pulse Width Modulation, PWM) 信号,高解析度的PWM控制信号可以精准地提供马达所需的驱动电源,并达成高效能的马达控制。

    PWM是Pulse Width Modulation的缩写,主要用来产生和提供方波输出,使用者可透过程式设定输出波形的频率和占空比(Duty Cycle)。
    计算公式如下:
    l PWM的频率 = PWM时钟源频率 / (CNR+1)
    l 占空比 = (CMR+1) / (CNR+1)
    注: CNR (Counter Register)16位的计数器暂存器;CMR(Compare Register)16位的比较器暂存器)

    例如:设定CNR=65535,CMR=65500,可得到PWM占空比为:
    下图为三相交流马达的示意图,藉由6通道PWM送出的6个闸极控制信号,将直流电压切割成三相脉波宽度调变的电压,进行三相电压的控制。
    控制上需具有Dead zone控制机能,用来做MOSFET的保护,特别用在马达的驱动系统,避免上下臂的MOSFET同时导通的问题。
    新唐科技的M480系列可输出高达192 MHz的PWM控制信号,能够最即时地反应动态回授信号,并提供多组PWM产生器,包含2组BPWM各支持6通道PWM输出,及12组EPWM各支持1通道PWM输出。PWM时钟源输入给16位计数器,并带有可程式设定的16位比较器,达成16位精度的PWM控制,且具有Dead zone控制机能;PWM中断支援触发ADC/DAC转换信号,在三相无刷马达、LED电源等等应用可以提供高解析度及高精度的驱动控制。

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牛卧堂
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