當(dāng)前中小功率電源還是模擬控制為主,但是隨著數(shù)字化的發(fā)展,主控MCU性價比越來越高,電源控制的數(shù)字化是今后的趨勢。很多工程師覺得電源的數(shù)字化控制高大上,模擬控制都還沒弄的明白,就進入數(shù)字化覺得比較困難。其實電源的數(shù)字化并沒有那么遙不可及,大家可以參考本人寫的專題《基于MCHP 16bit dspic33系列全數(shù)字控制同步Buck入門》系列文章,其實非常的容易。數(shù)字化的核心就是將模擬連續(xù)信號離散化,通過ADC外設(shè)完成模擬信號的采樣,然后在MCU內(nèi)部全部完成環(huán)路的控制,并實時的更新PWM外設(shè)去控制主功率拓撲的能量轉(zhuǎn)換,區(qū)別在于模擬控制在s域,數(shù)字控制在z域。
要想實現(xiàn)一個最基本的功率拓撲,兩大外設(shè)必不可少,一個是PWM外設(shè),一個是ADC模塊。PWM外設(shè)完成對占空比/周期/移相等調(diào)制波的變換,ADC模塊完成外部模擬信號(電壓/電流等)的采樣并轉(zhuǎn)換。因為本專題主要是實現(xiàn)方式,所以不涉及ADC模塊,講重點介紹PWM實現(xiàn)功率拓撲的方式。
本專題主要采用MCC(MPLAB Code Configuration )實現(xiàn),下面將進行PWM外設(shè)工作最基本的配置介紹,后續(xù)章節(jié)的PWM實現(xiàn)均在這個基礎(chǔ)上進行。關(guān)于MPLAB X IDE如何下載以及安裝MCC,請查看附件。
Microchip最新一代的dsPIC33C系列專門用于電源和電機的控制,單核c系列多達8對HRPWM,雙核CH系列有(8+4)對HRPWM,高精度模式下分辨率達到了250ps,每個PGx模塊下有4個PCI模塊(PWM Control Input),使得PWM非常的靈活方便實現(xiàn)各種功率拓撲控制方式以及保護功能。
下面介紹PWM模塊MCC配置方法及如何使用。
1.系統(tǒng)時鐘的配置(System Clock Selection)
一般如果外部使用8MHz晶振,選擇Primary Oscillator模式。
主振蕩器和內(nèi)部FRC振蕩器源可選擇使用片上PLL(主內(nèi)核鎖相環(huán))來獲取更高的工作速度,比如主頻100MIPS(每兩個時鐘周期執(zhí)行一條指令,故時鐘頻率為200MHz)。
dsPIC33C器件系列為每個內(nèi)核實現(xiàn)了一個附屬PLL模塊。附屬PLL模塊用來生成獨立于系統(tǒng)時鐘的各種外設(shè)時鐘源,比如給PWM模塊提供500MHz時鐘源就是來自于此。如下:
至此時鐘配置完畢。
2.配置仿真口,取決于你自己的選擇(PGD1/PGD2/PGD3),在這里我選擇PGD2仿真口。
3.配置PWM外設(shè)
- PWM Clock Setting
如果要使能高精度模式,必須選擇500MHz時鐘源,否則下面的高精度模式無法選擇。
Select Required PWM Generators有PG1~PG8供選擇(根據(jù)不同型號PGx數(shù)量不一致),可以根據(jù)自己需要進行配置。
- PWM Master Settings
- PWM工作模式
PWM模塊支持多種PWM模式,適用于電機控制和電源設(shè)計,主要支持以下PWM模式:
2.PWM輸出模式
每個PWM發(fā)生器都可以編程為三種輸出模式之一,以控制PWMxH和PWMxL引腳的行為。輸出模式選擇與PWM模式無關(guān)。輸出模式包括:
- PWM Freqence Settings
工作頻率/占空比/相移可以根據(jù)自己選擇,因為每個PG模塊都是一個單獨的個體,所以可以有自己的工作頻率/占空比/相移,可以選擇Use Master Period/Duty Cycle讓不同個PG模塊使用同一個參數(shù)。
- Trigger Control Settings
PWM發(fā)生器操做基于觸發(fā)信號。PWM發(fā)生器必須接收到周期開始(SOC)觸發(fā)信號才能產(chǎn)生各個PWM周期。觸發(fā)信號可以在PWM發(fā)生器外部產(chǎn)生,PWM發(fā)生器也可以自觸發(fā)。當(dāng)PWM發(fā)生器到達PWM周期末尾時,它會產(chǎn)生一個周期結(jié)束(End-of-Cycle, EOC)觸發(fā)信號,該觸發(fā)信號可供其他PWM發(fā)生器使用。
SOC(Start-of-Cycle) trigger sources有下面一些:
- Local SOC
- Othet's PG's ECO
- Other PG's Trigger
- Comparator
- CLC
- I/O Pins
- Software trigger
- PCI Sync(Always OR'd with other SOC signal)
Start of cycle trigger 選項要注意:PG1-PG8分為兩組,PG1-PG4之間相互觸發(fā)同步,PG5-PG8之間相互觸發(fā)同步,也就是說PG1不能作為PG5-PG8的觸發(fā)源。但是可以通過PCI模塊進行每個PG模塊之間的同步。
- ADC Trigger
- Dead Time and Override Settings
在互補輸出模式下的死區(qū)時間設(shè)置,PWM H/L Overirde為軟件改寫。
- Data Update Settings
為進行數(shù)據(jù)寄存器更新,PWM周期長度可變。PWM周期可包含一個、兩個或四個定時器周期,具體取決于PWM工作模式和所選輸出模式。請求SOC更新后,PWM數(shù)據(jù)寄存器可在下一個、下兩個或四個定時器周期進行更新(由PWM工作模式和輸出模式?jīng)Q定,詳見FRM)。下表總結(jié)了每次SOC更新之間相隔的定時器周期數(shù)與PWM發(fā)生器工作模式和輸出模式之間的關(guān)系。
更多的功能配置請參考數(shù)據(jù)手冊在寄存器頁進行配置。
后續(xù)各種功能的實現(xiàn)均在這個配置下進行,敬請關(guān)注。