C2000系列DSP移相功能缺陷的分析與解決方法(二)

此前關(guān)于TI的C2000系列DSP的移相功能模塊導(dǎo)致部分周期出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖丟失的現(xiàn)象，已經(jīng)寫了兩篇文章了，其中第一篇提出這個(gè)現(xiàn)象并分析這種情況產(chǎn)生的原因，第二篇給出了一種可以在一定范圍內(nèi)規(guī)避脈沖丟失的方法。這種方法的思路是使用額外的ePWM2模塊作為中繼，產(chǎn)生一個(gè)固定的移相角，通過接力的方式，使ePWM1與ePWM3之間得到一個(gè)較大的移相角。雖然各種方式可以得到一個(gè)絕對(duì)值較大的移相角，但移相角的變化范圍依然受到比較值的限制。以雙有源橋?yàn)槔?，每一個(gè)開關(guān)管均為50% 占空比，所以比較值CMP等于周期值PRD的一半，由于ePWM3模塊的移相值不能與自身的比較值發(fā)生跨越，因此可用的移相范圍依然只是180度，當(dāng)然這個(gè)移相范圍對(duì)于雙有源橋已經(jīng)足夠了，但這種方法需要消耗更多的硬件資源，對(duì)于復(fù)雜移相調(diào)制的雙有源橋來說，可能需要多大4組互補(bǔ)且相位可調(diào)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在加上所需要的中繼模塊，很可能超過DSP的片上資源總量，即使不超過這也是硬件資源的極大浪費(fèi)，只能作為一種臨時(shí)的解決方案。

本文根據(jù)ePWM模塊的使用手冊(cè)，給出另一種移相方法，在節(jié)省硬件資源的前提下實(shí)現(xiàn)較大范圍的移相。

上回書說到PWM移相是通過傳遞同步信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)ePWM模塊都有個(gè)同步信號(hào)的輸入端SYNCI和同步信號(hào)的輸出端SYNCO，同步信號(hào)的產(chǎn)生有三種方式，分別是：

直接透?jìng)鱏YNCI的信號(hào)到SYNCO，作為下一個(gè)模塊SYNCI，這種方式也是我當(dāng)年的畢業(yè)設(shè)計(jì)用應(yīng)用的，這樣可以避免途經(jīng)的模塊移相角對(duì)后面的模塊相位的影響。

CTR=0時(shí)產(chǎn)生SYNCO脈沖，這種方式假設(shè)模塊1與模塊2之間的相位發(fā)生變換，模塊3也會(huì)隨之變化，導(dǎo)致模塊之間的移相同步值存在耦合，增加計(jì)算復(fù)雜度。

CMPB=CTR 這種方法可以在模塊不使用CMPB時(shí)獲得比較自由的移相方式，但也具有第2中方式的缺點(diǎn)，累計(jì)移相角的問題。

產(chǎn)生同步脈沖后，后一個(gè)模塊接收到同步脈沖，會(huì)將PHS寄存器的值直接寫到計(jì)數(shù)器CRT中，相當(dāng)于為計(jì)數(shù)器賦初值，改變這個(gè)初值就會(huì)改變?cè)撚?jì)數(shù)器與前一個(gè)計(jì)數(shù)器的相位差。

上篇文章是針對(duì)方式2提出的方法，本篇文章針對(duì)方式3給出一種不用額外硬件資源作為中繼就可以實(shí)現(xiàn)大范圍移相的方法。

首先需要了解的是每個(gè)ePWM模塊有兩個(gè)比較值CMPA和CMPB，對(duì)于互補(bǔ)輸出只需要使用一個(gè)CMP比較值寄存器，另一個(gè)閑置就可以了。因?yàn)樗绤^(qū)模塊可以根據(jù)CMPA自動(dòng)生成兩路互補(bǔ)帶死區(qū)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，那么閑置CMPB就可以用于產(chǎn)生移相同步脈沖，而且不會(huì)影響到自己模塊的發(fā)波。根據(jù)上面的第三種同步信號(hào)產(chǎn)生方式，可以使用ePWM模塊中的比較值CMPB與計(jì)數(shù)器CTR匹配的事件來產(chǎn)生同步信號(hào)輸出SYNCO，通過調(diào)整CMPB寄存器的值調(diào)整SYNCO與SYNCI的延遲相位。

以上圖為例，設(shè)定兩個(gè)ePWM模塊均為周期100，ePWM1的CMPB寄存器為30，ePWM2模塊的PHS寄存器為0，得到的效果就是當(dāng)模塊1計(jì)數(shù)到30的時(shí)候，將模塊2清零。這里面的CMPB用于產(chǎn)生移相角，移相角變化范圍可以在0到360度之間。當(dāng)然這個(gè)移相角的變換并非沒有限制，假設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)移相角變化過大，超過180度，同樣可能造成驅(qū)動(dòng)脈沖的丟失。

上圖給出了一個(gè)實(shí)例，移相角從80一下子改成了20，超過了半周期50，那么下一周期的ePWM2模塊的計(jì)數(shù)只到40就再次歸零了，沒有機(jī)會(huì)與CMPA發(fā)生匹配(見紅色虛線圈出的部分)，因此這個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)脈沖無翻轉(zhuǎn)。這種方法需要使用者注意：調(diào)整移相角要每個(gè)周期逐漸調(diào)整，設(shè)定一個(gè)最大調(diào)整步長(zhǎng)。當(dāng)然這個(gè)步長(zhǎng)最好設(shè)定為遠(yuǎn)小于半周期，因?yàn)閱未握{(diào)整及時(shí)不超過半周期，也會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)脈沖畸變，原本互補(bǔ)50% 占空比的PWM會(huì)變成非50%。造成變壓器磁偏。較小的磁偏可以通過回路寄生電阻自行矯正，如果一個(gè)周期產(chǎn)生很大的磁偏，無法及時(shí)矯正，就可能導(dǎo)致變壓器飽和。

值得注意的是這種移相方法獲得的移相角是滯后的，而原本通過改寫PHS寄存器得到的移相角是超前的。用戶可以根據(jù)需要同時(shí)使用本文提出的移相方法和通過PHS寄存器賦初值的方法，這樣可以獲得更靈活的應(yīng)用。但切記PHS的變化范圍一定不能與比較值CMP發(fā)生跨跨越。

到此為止，關(guān)于C2000系列移相功能缺陷的分析與解決的文章就要告一段路了，接下來我準(zhǔn)備了一塊LCD板子，打算做一個(gè)串口屏，帶觸摸按鍵和一些存儲(chǔ)外設(shè)，然后寫寫代碼。此后屏幕可以作為更大的系統(tǒng)的HMI，例如數(shù)控電源顯示與調(diào)節(jié)面板，電池模組的顯示單元等等。我將會(huì)把串口屏的軟硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享出來。