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(gè)缺陷，導(dǎo)致在大范圍移相時(shí)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(yīng)用下，是可以規(guī)避脈沖丟失問題的，本文給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例，對(duì)方法做一個(gè)介紹。

上圖為脈沖丟失時(shí)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(dǎo)致二者在一個(gè)周期內(nèi)沒能發(fā)生匹配，所以驅(qū)動(dòng)信號(hào)在這個(gè)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(dāng)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(huì)出現(xiàn)脈沖丟失問題的，對(duì)于大部分應(yīng)用，移相值變化范圍并不會(huì)非常大。例如移相全橋的應(yīng)用，就不會(huì)出現(xiàn)脈沖丟失問題，也正因?yàn)檫@個(gè)原因，C2000移相同步功能的這個(gè)缺陷鮮為人知。

關(guān)于這個(gè)解決方案，首先我們要針對(duì)C2000系列的同步信號(hào)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(jié)構(gòu)，手冊(cè)中還可以查到2833x的結(jié)構(gòu)，本次以上圖為例。其中EPWMxSYNCI是模塊同步信號(hào)的輸入端，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，將該模塊計(jì)數(shù)(CTR)器會(huì)被設(shè)定為PHS寄存器的預(yù)設(shè)值。EPWMxSYNCO是模塊同步信號(hào)的輸出端，連接到下一個(gè)模塊的輸入端，用于同步下一個(gè)模塊。SYNCO信號(hào)有三種產(chǎn)生的方式如下：

直接透?jìng)鱏YNCI的信號(hào)到下一個(gè)模塊，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。實(shí)際應(yīng)用中可能存在一個(gè)時(shí)鐘的延遲。

CTR=0時(shí)產(chǎn)生SYNCO脈沖，即計(jì)數(shù)器歸零時(shí)產(chǎn)生脈沖，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。

CMPB=CTR 時(shí)產(chǎn)生同步脈沖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。

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(huì)在下一篇文章中講解，當(dāng)不使用CMPB時(shí)，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(diào)制問題，且不會(huì)導(dǎo)致脈沖丟失，不過我還需要進(jìn)一步推導(dǎo)一下。

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

任務(wù)描述：獲得2路驅(qū)動(dòng)脈沖，均為50%占空比，相位關(guān)系在100°-260°之間變化。

50%對(duì)應(yīng)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(dāng)移相角PHS與占空比CMP發(fā)生跨越時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致脈沖丟失。當(dāng)占空比50% 且移相角范圍超過180°時(shí)必然造成比較值與移相值的跨越，導(dǎo)致脈沖丟失。而當(dāng)前應(yīng)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(huì)導(dǎo)致比較值與移相值跨越，也就不會(huì)因此造成脈沖丟失。

本文的設(shè)計(jì)思路是使用ePWM2模塊作為中繼，提供一個(gè)固定的移相值90°，ePWM3產(chǎn)生第二路50%占空比的驅(qū)動(dòng)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(gè)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(dāng)然由于本實(shí)例的周期分度比較粗，變化范圍會(huì)有所減小，畢竟周期PRD中的一個(gè)值要對(duì)應(yīng)3.6°了。值得說(shuō)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(shè)置移相寄存器為超前3/4周期。

本方法的設(shè)計(jì)思路就是在需要做大移相角移相時(shí)，使用一個(gè)ePWM模塊作為中繼，提供一個(gè)固定的移相角，從而避免移相值與比較值發(fā)生跨越，進(jìn)而避免出現(xiàn)脈沖丟失的現(xiàn)象。這個(gè)方法為了規(guī)避脈沖丟失的問題，使用了一個(gè)額外的ePWM模塊，造成了片上資源的浪費(fèi)，但從思路上來(lái)看，這個(gè)方式是有效的，希望這個(gè)設(shè)計(jì)思路能夠?qū)δ銈兊脑O(shè)計(jì)有幫助。