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)生一個固定的移相角，通過接力的方式，使ePWM1與ePWM3之間得到一個較大的移相角。雖然各種方式可以得到一個絕對值較大的移相角，但移相角的變化范圍依然受到比較值的限制。以雙有源橋為例，每一個開關(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，當然這個移相范圍對于雙有源橋已經(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組互補且相位可調(diào)的PWM驅(qū)動信號，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，只能作為一種臨時的解決方案。

本文根據(jù)ePWM模塊的使用手冊，給出另一種移相方法，在節(jié)省硬件資源的前提下實現(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實現(xiàn)的，每個ePWM模塊都有個同步信號的輸入端SYNCI和同步信號的輸出端SYNCO，同步信號的產(chǎn)生有三種方式，分別是：

直接透傳SYNCI的信號到SYNCO，作為下一個模塊SYNCI，這種方式也是我當年的畢業(yè)設(shè)計用應(yīng)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。

CTR=0時產(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也會隨之變化，導(dǎo)致模塊之間的移相同步值存在耦合，增加計算復(fù)雜度。

CMPB=CTR 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，但也具有第2中方式的缺點，累計移相角的問題。

產(chǎn)生同步脈沖后，后一個模塊接收到同步脈沖，會將PHS寄存器的值直接寫到計數(shù)器CRT中，相當于為計數(shù)器賦初值，改變這個初值就會改變該計數(shù)器與前一個計數(shù)器的相位差。

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

首先需要了解的是每個ePWM模塊有兩個比較值CMPA和CMPB，對于互補輸出只需要使用一個CMP比較值寄存器，另一個閑置就可以了。因為死區(qū)模塊可以根據(jù)CMPA自動生成兩路互補帶死區(qū)的驅(qū)動信號，那么閑置CMPB就可以用于產(chǎn)生移相同步脈沖，而且不會影響到自己模塊的發(fā)波。根據(jù)上面的第三種同步信號產(chǎn)生方式，可以使用ePWM模塊中的比較值CMPB與計數(shù)器CTR匹配的事件來產(chǎn)生同步信號輸出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，得到的效果就是當模塊1計數(shù)到30的時候，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。當然這個移相角的變換并非沒有限制，假設(shè)在一個周期內(nèi)移相角變化過大，超過180度，同樣可能造成驅(qū)動脈沖的丟失。

上圖給出了一個實例，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模塊的計數(shù)只到40就再次歸零了，沒有機會與CMPA發(fā)生匹配(見紅色虛線圈出的部分)，因此這個周期的驅(qū)動脈沖無翻轉(zhuǎn)。這種方法需要使用者注意：調(diào)整移相角要每個周期逐漸調(diào)整，設(shè)定一個最大調(diào)整步長。當然這個步長最好設(shè)定為遠小于半周期，因為單次調(diào)整及時不超過半周期，也會導(dǎo)致驅(qū)動脈沖畸變，原本互補50% 占空比的PWM會變成非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，如果一個周期產(chǎn)生很大的磁偏，無法及時矯正，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，接下來我準備了一塊LCD板子，打算做一個串口屏，帶觸摸按鍵和一些存儲外設(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。我將會把串口屏的軟硬件設(shè)計經(jīng)驗分享出來。