F280049C学习笔记之EPWM

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思维导图

增强型脉宽调制器(ePWM)外设是控制许多商业和工业设备中电力电子系统的关键元素，这些系统一般包括数字电机控制，开关电源控制，不间断电源控制和其他形式的功率转换系统

ePWM 模块主要组件

**时基模块 (TB)：**控制 PWM 的频率、周期与计数模式，实现多模块同步运行。

**计数器比较模块 (CC)：**与时基计数器进行比较，决定 PWM 的占空比或触发事件。

**动作限定器模块 (AQ)：**根据比较结果或触发条件控制 ePWM 输出高低电平或翻转。

**死区控制模块 (DB)：**在互补 PWM 输出间插入可配置的死区时间，避免上下桥直通。

**PWM 斩波模块 (PC)：**将 PWM 输出调制为高频斩波形式，用于脉冲变压器驱动等场景。

**故障处理模块 (TZ)：**检测外部故障信号（如过流/欠压）后立即关闭 PWM，确保安全。

**事件触发模块 (ET)：**在指定时间点触发 ADC 转换或中断，支持事件计数器分频。

**数字比较模块 (DC)：**通过比较器或 TRIP 信号产生精确定义的事件或保护响应。

**高分辨率模块 (HRPWM)：**提供亚系统时钟级调节精度，实现超高精度的占空比/相位/周期控制。

EPWM模块及其关键信号框图

位于手册第1896页"Figure 18-3. ePWM Modules and Critical Internal Signal Interconnects"

时间基准子模块（TB）

功能总结

控制PWM频率和周期，通过TBPRD寄存器设置周期值。

计数模式：增计数（Up）、减计数（Down）、增减计数（Up-Down）。

同步机制：通过EPWMSYNCI/EPWMSYNCO实现多模块同步，支持相位调节（TBPHS）。

电路结构

时钟

用于 EPWM 计数器的时钟最初源自器件的系统时钟。一个可配置的时钟分频器对系统时钟进行分频，以生成 EPWM 时钟 (EPWMCLK)。然后，可以使用 EPWM 时钟预分频器值来进一步对 EPWM 时钟进行分频，从而用于 EPWM 计数器和 EPWM 时基周期寄存器。计数器和时基周期值控制所生成 EPWM 波形的频率和周期。

预分频器计算：

时基时钟 TBCLK = EPWMCLK / (HSPCLKDIV * CLKDIV)

时钟预分频器 = HSPCLKDIV * CLKDIV

影子寄存器

许多 EPWM 寄存器，例如时基周期寄存器，也具有影子寄存器。影子寄存器就像一个缓冲器，允许寄存器更新与 EPWM 计数器或特定（可配置）事件同步，并避免寄存器因被软件异步修改而发生损坏或虚假操作。

时基计数器可以使用以下三种模式之一运行：向上计数、向下计数和向上向下双向计数。请注意，向上计数和向下计数模式用于产生非对称波形，而向上向下双向计数模式用于产生对称波形。

向上计数模式

计数器从零开始递增计数，直至达到时基周期寄存器值，然后计数器复位为零并重新开始计数序列。

向下计数模式

计数器从时基周期寄存器值开始递减计数，直至达到零，然后计数器复位为周期值并重新开始向下计数序列。

向上/向下双向计数模式

计数器从零开始递增计数，直至达到时基周期寄存器值，然后计数器递减计数，直至达到零并重复上述计数序列。

同步

同步允许多个 EPWM 模块作为一个系统协同工作。同步基于称为 SYNC-IN 信号的输入信号。此外，如下图所示，波形还可以进行相移或偏移。

关键寄存器

TBCTL：计数模式、时钟分频、同步使能、相位使能。

TBPRD：PWM 周期值（支持影子寄存器）。

TBPHS：设置与其他 ePWM 同步的相位差。

TBCTR：当前计数值（只读）。

TBCLKSYNC：所有 ePWM 模块同步起始。

CCS配置

PWM的频率由时间基周期(TBPRD)寄存器以及时间基计数器的模式来控制。

我们这里采用计数模式（中心计数模式，采样点远离两边上升/下降沿的振铃）

STM32 PWM 计数器模式和对齐_stm32 pwm中心对齐-CSDN博客

STM32笔记之 PWM（脉宽调制）_pwm向上计数-CSDN博客

计数器比较子模块（CC）

功能总结

用于设置 PWM 的占空比，通过比较器 CMPA~CMPD 与 TBCTR 比较生成事件。

CMPA/CMPB 控制实际输出波形，占空比调节；CMPC/CMPD 常用于触发 ADC 或中断。

支持影子寄存器，防止波形更新时出现毛刺。

电路结构

关键寄存器

CMPA/CMPB/CMPC/CMPD：比较值。

CMPCTL / CMPCTL2：影子寄存器使能、加载模式配置。

CMPAHR/CMPBHR：高分辨率比较值（仅部分模块支持）。

CCS配置

动作限定器子模块（AQ）

功能总结

定义 PWM 输出在特定事件（如 CTR=CMPA）时的行为：置位、清零、翻转或无操作。

支持单独配置 ePWMxA 和 ePWMxB。

支持通过软件强制控制输出状态，常用于调试和保护模式切换。

电路结构

关键寄存器

AQCTLA/AQCTLB：配置事件与对应的动作。

AQSFRC：软件强制输出设置。

AQCSFRC：软件控制强制输出 A/B 高/低电平。

CCS配置

死区发生器子模块（DB）

功能总结

为 ePWMxA/B 输出添加互补死区（Dead-Time），防止上下桥臂直通。

独立设置上升沿延迟（RED）与下降沿延迟（FED）。

支持互补模式、极性翻转、高分辨率模式，适配多种驱动电路。

电路结构

关键寄存器

DBCTL：死区输出模式、极性配置、输入源选择。

DBRED：上升沿延迟时间。

DBFED：下降沿延迟时间。

HRDBCTL：高分辨率死区配置（如启用 DBREDHR/FEDHR）。

CCS配置

PWM斩波器子模块（PC）

功能总结

将 PWM 输出调制为高频脉冲包（斩波），用于隔离驱动或变压器耦合应用。

可配置第一个脉冲宽度、斩波频率与占空比。

可选择启用/旁路斩波功能。

关键寄存器

PCCTL：斩波使能、频率分频、占空比、初始宽度配置。

故障保护子模块（TZ）

功能总结

处理故障保护输入信号（如过流/过压），在触发时强制关闭 PWM 输出。

支持一次性响应（One-Shot）与周期性响应（Cycle-by-Cycle）。

可将输出拉高、拉低或置为高阻状态。

可结合 Digital Compare 实现精准硬件保护。

关键寄存器

TZSEL：选择启用的 Trip 输入源（TZ1~TZ6、DCAEVT、DCBEVT）。

TZCTL：触发后输出行为设置。

TZEINT：使能中断。

TZFLG/TZCLR：状态标志与清除。

CCS配置

数字比较子模块（DC）

功能总结

通过输入比较器（CMPSS）或 TRIPIN 生成保护事件（DCAEVT、DCBEVT）。

支持事件窗口（Blanking Window）、滤波器、同步触发 TBCTR。

可触发中断、ADC、TZ 子模块联动保护。

关键寄存器

DCTRIPSEL：选择事件输入源（如 TRIPIN、COMPxOUT）。

TZDCSEL：配置事件级别（高/低电平触发）映射到 TZ 子模块。

DCFCTL、DCFOFFSET、DCFWINDOW：滤波窗口、延迟等设置。

事件触发子模块（ET）

功能总结

用于配置何时触发中断（EPWMxINT）或 ADC 转换（SOCA/B）。

支持 CTR=Zero/PRD/CMPx 等事件为触发源；支持每第 N 次触发。

可结合 Global Load 或 AQ 实现多模块联动。

关键寄存器

ETSEL：选择事件源并使能中断/ADC 启动。

ETPS：事件触发频率分频设置（如每1/2/3次触发）。

ETFLG/ETCLR：事件标志位读取与清除。

CCS配置

HRPWM

功能总结

通过 MEP 技术将 PWM 分辨率扩展至亚系统时钟（~150ps）。

用于高频 PWM 控制下提升占空比、相位、周期的调节精度。

支持高分辨率设置：占空比（CMPAHR/CMPBHR）、周期（TBPRDHR）、相位（TBPHSHR）、死区（DBREDHR/DBFEDHR）。

适用于多相电源、数字功放、D类变换器、相移全桥等高精度要求场景。

支持自动换算（Auto-conversion）与在线标定（SFO 软件计算 MEP 步长）。

关键寄存器

CMPAHR/CMPBHR：占空比高分辨率扩展寄存器（8 位，配合 CMPA/B 使用）。

TBPRDHR：周期高分辨率扩展寄存器（部分芯片支持）。

TBPHSHR：相位高分辨率扩展寄存器。

DBREDHR/DBFEDHR：死区延迟高分辨率寄存器（仅用于 half-cycle 模式）。

HRCNFG/HRCNFG2：配置边沿选择（上升/下降/双边）、自动换算、加载条件等。

HRPCTL：高分辨率周期使能、相位加载同步控制。

HRMSTEP：MEP 步长（由 SFO 软件写入，影响精度换算）。