F28335 ePWM模块简介——TMS320F28335学习笔记（四）

1 PWM控制基本原理
我们目前很多电力应用都是采用的正弦交流电，下面我们就来看一下如何用一系列脉冲来代替一个正弦半波。把正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。

如图所示，这些脉冲宽度相等，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲的相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到图所示的脉冲序列。这就是PWM波形。可以看出，各脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。像这种脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM（Sinusoidal PWM）波形。
要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲宽度即可。

2 PWM控制的应用
PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种，微控制器输出的电平一般都是确定的，所以一般调整微控制器输出矩形脉冲的占空比，就可以输出等幅不等宽的PWM波，微控制器输出的PWM波功率有限，主要是用来驱动功率开关管的。通过对功率开关器件的开关控制，可以输出更大功率更多形状的PWM波形，将功率开关器件的开关拓扑逻辑组合变化，就可以输出不等幅即多电平的大功率PWM波形。PWM就像大功率DA转换器一样，将数字信号转换为模拟信号，只是PWM是用调制脉宽的方法来将数字信号等效替代模拟信号。也可以认为PWM电路就是一类特殊DA电路。
PWM控制一般就包括两部分电路，一部分是功率开关管组成的功率电路，另一部分是由微控制器组成的来驱动开关管的驱动电路。微控制器产生的单周期PWM驱动信号本身很简单，主要包括四个要素，周期、脉宽、脉冲相位、脉冲个数，但是每个周期的脉冲波形的宽度会变化，有时对脉冲的具体相位也有要求，脉冲宽度如何具体调制，这就要根据具体的控制场合以及功率电路来进行算法研发，详情要参照PWM控制相关技术，我们下边主要介绍的是F28335如何产生最初的这个脉冲波形，并且每个周期的脉冲波形宽度以及具体相位都是可以配置和调整的。
目前PWM控制技术应用已经极为广泛，在电机拖动、电机控制、整流、逆变、有源电力滤波（APF）、静止无功发生器（SVG）、统一潮流控制器（UPFC）、超导储能（SMES）、LED调光、开关电源等众多领域都有重要应用。

3 TMS320F28335的ePWM结构及组成单元
F28335的PWM模块是加强模块，这个加强表现在它各个ePWM的独立性，每个ePWM小模块都由两路ePWM输出组成，分别为ePWMxA和ePWMxB，
这一对PWM输出，可以配置成三种输出

• 两路独立的单边沿PWM输出
• 两路独立的但互相对称的双边沿PWM输出
• 一对双边沿非对称的PWM输出

F28335共有6对这样ePWM模块，因为每对PWM模块中的两个PWM输出均可以单独使用，所以也可以认为有12路单路ePWM。
另外还有6路加强版PWM，是通过CAP模块配置而来，所以F28335可以认为由18路PWM输出，这是非常强大的。

结构图如下图所示：
总体而言，PWM模块是由七个模块组成，

• 时基模块 TB
• 比较计数模块 CC
• 动作模块 AQ
• 死区模块 DB
• PWM斩波模块 PC
• 事件触发模块 ET
• 联防模块 TZ

每个模块各自作用如下：
TB ：为输出PWM产生始终基准TBCLK，配置PWM的时钟基准计数器TBCTR，设置计数器的计数模式，配置硬件或软件同步时钟基准计数器，确定ePWM同步信号输出源；
CC：确定PWM占空比，以及ePWM输出高低电平切换时间；
AQ：确定计数器和比较寄存器匹配时产生动作，即ePWM 高低电平的切换；
DB：配置输出PWM上升沿或下降沿延时时间，也可以将A、B两通道配置成互补模式，我做的逆变器就是将ePWM配置成互补模式。死区时间可以编程确定；
PC：产生高频PWM载波信号；
TZ：当外部有错误信号产生时，对PWM输出进行相应处理，比如全置高，或拉低，或置为高阻态，从而起到保护作用。当然该功能也可以通过软件强制产生；
EZ：使能ePWM中断，使能ePWM触发ADC采样，确定事件产生触发的速度和清除相关事件标志位。
ePWM模块的7个模块就像一条生产线，一级一级的经过，但DSP更高级，可以实现通过配置，使得ePWM只经过我选择的生产线，没有被选择上的就不要经过。例如，死区控制模块可以需要也可以不需要，这就看实际系统需不需要了。在实际使用ePWM时，正常的发出PWM波往往只要要配置TB、CC、AQ、DB、ET五个模块。
小结：
因为我们是做控制的，PWM模块是重中之重。PWM的原理我们了解即可，在F28335的应用中最主要的还是这七个模块的配置。PWM最基本的属性周期频率，幅值，占空比，死区时间，故障保护还有与其他ePWM模块的配合，都是通过配置以上模块中的寄存器来实现的，在我们能够了解这些原理之后，做实验自己配置下载到芯片中，并在示波器里观察波形，这样才能做到熟悉和了解，后面的文章将具体的记载ePWM各个模块的寄存器配置。