C2000系列DSP移相功能缺陷的分析與解決方法(一)

此前寫過一篇文章，分析德州儀器C2000系列DSP移相同C2000系列DSP移相同步功能步功能的一個缺陷，導致在大范圍移相時出現(xiàn)的脈沖丟失問題。

最近，一位西安交大的博士遇到相同的問題，經(jīng)過跟他的討論，發(fā)現(xiàn)在他這種特定應用下，是可以規(guī)避脈沖丟失問題的，本文給出了一個簡單的實例，對方法做一個介紹。

上圖為脈沖丟失時刻的波形。

前文中介紹了，出現(xiàn)脈沖丟失問題的原因是移相值與比較值發(fā)生跨越，導致二者在一個周期內(nèi)沒能發(fā)生匹配，所以驅動信號在這個周期內(nèi)就沒有發(fā)生任何變化，我們看到的現(xiàn)象就是“脈沖丟失”。如下圖：

想避免出現(xiàn)脈沖丟失，可以通過規(guī)避比較值與移相值跨越的情出現(xiàn)。根據(jù)脈沖丟失的原因，當移相值在0與CMP(比較值)之間變化或在CMP(比較值)與PRD(周期值)之間變化，是不會出現(xiàn)脈沖丟失問題的，對于大部分應用，移相值變化范圍并不會非常大。例如移相全橋的應用，就不會出現(xiàn)脈沖丟失問題，也正因為這個原因，C2000移相同步功能的這個缺陷鮮為人知。

關于這個解決方案，首先我們要針對C2000系列的同步信號傳遞方式做一些介紹。

上圖是280x，2801x，2802x，2803x等DSP的ePWM模塊連接結構，手冊中還可以查到2833x的結構，本次以上圖為例。其中EPWMxSYNCI是模塊同步信號的輸入端，當有脈沖輸入時，將該模塊計數(shù)(CTR)器會被設定為PHS寄存器的預設值。EPWMxSYNCO是模塊同步信號的輸出端，連接到下一個模塊的輸入端，用于同步下一個模塊。SYNCO信號有三種產(chǎn)生的方式如下：

直接透傳SYNCI的信號到下一個模塊，這種方式也是我當年的畢業(yè)設計用應用的，這樣可以避免途經(jīng)的模塊移相角對后面的模塊相位的影響。實際應用中可能存在一個時鐘的延遲。

CTR=0時產(chǎn)生SYNCO脈沖，即計數(shù)器歸零時產(chǎn)生脈沖，這種方式假設模塊1與模塊2之間的相位發(fā)生變換，模塊3也會隨之變化，導致模塊之間的移相同步值存在耦合。

CMPB=CTR 時產(chǎn)生同步脈沖這種方法可以在模塊不使用CMPB時獲得比較自由的移相方式。

本文將使用第二種同步脈沖產(chǎn)生方式，解決特定需求下的移相操作。第三種同步脈沖產(chǎn)生方式將會在下一篇文章中講解，當不使用CMPB時，這種同步方式也許可以徹底解決在雙向傳輸?shù)碾p有源橋調制問題，且不會導致脈沖丟失，不過我還需要進一步推導一下。

使用第二種同步方式時，第一個ePWM1模塊并不需要設置輸入同步信號，該模塊作為同步的主導，后面的的同步脈沖均與該模塊有關。下面以一個需求為例：

任務描述：獲得2路驅動脈沖，均為50%占空比，相位關系在100°-260°之間變化。

50%對應的比較值CMP剛好為180°，由于相位PHS的變換范圍正好覆蓋了比較值CMP的位置，因此當移相角PHS與占空比CMP發(fā)生跨越時，將會導致脈沖丟失。當占空比50% 且移相角范圍超過180°時必然造成比較值與移相值的跨越，導致脈沖丟失。而當前應用移相角變換范圍為160°，小于180°。如果移相角在0°-180°之間變化，就不會導致比較值與移相值跨越，也就不會因此造成脈沖丟失。

本文的設計思路是使用ePWM2模塊作為中繼，提供一個固定的移相值90°，ePWM3產(chǎn)生第二路50%占空比的驅動脈沖，使ePWM2與ePWM3之間的移相角始終在0°-180°之間變化，加上固定的90°移相角，剛好獲得90°-270°移相效果，從而規(guī)避了移相值與比較值的跨越。具體移相方法見下圖：

使用ePWM2模塊產(chǎn)生了一個固定的90°移相角作為中繼，使ePWM1與ePWM3之間的相位可以在大于90°小于270°之間變化，當然由于本實例的周期分度比較粗，變化范圍會有所減小，畢竟周期PRD中的一個值要對應3.6°了。值得說明的是C2000系列的移相并不是滯后移相，而是超前移相，因此上圖中滯后1/4周期的移相，設置移相寄存器為超前3/4周期。

本方法的設計思路就是在需要做大移相角移相時，使用一個ePWM模塊作為中繼，提供一個固定的移相角，從而避免移相值與比較值發(fā)生跨越，進而避免出現(xiàn)脈沖丟失的現(xiàn)象。這個方法為了規(guī)避脈沖丟失的問題，使用了一個額外的ePWM模塊，造成了片上資源的浪費，但從思路上來看，這個方式是有效的，希望這個設計思路能夠對你們的設計有幫助。