使用 STM32F30x/31x PWM 刹车特性进行电机控制和数字电源转换功率因数校正

前言

本文旨在说明 STM32F30x/31x 定时器刹车特性，并显示其如何与其它 STM32F3 内部资源共同使用，在电机驱动、数字电源转换等应用 （照明、开关电源、感应加热）中实现过流和过压保护。

本应用笔记：
• 提供了定时器刹车特性概述，
• 详细说明了定时器刹车输入如何连至不同的刹车源，
• 列举了不同的刹车事件源，
• 提供了 PWM 输出信号响应刹车事件的一些范例。刹车事件来自内部源、外部源或内部及外部刹车信号的组合，
• 显示了如何使用定时器刹车特性和其它内置外设 （如比较器、 DAC 等）实现过流和过压保护。

本文并不能代替 STM32F30x/STM32F31x 参考手册 （RM0316），但应将它看做一个补充材料。

1 刹车功能概述

刹车功能可用于 TIM1、TIM8、TIM15、TIM16 和 TIM17 定时器中。这些定时器可生成带有死区时间插入的互补 PWM 信号，用于驱动半桥拓扑中的功率器件。

刹车功能的目的是保护由这些定时器生成的 PWM 信号所驱动的功率器件。当被故障触发时，刹车电路会关闭 PWM 输出，并将其强制设为预定义的安全状态。

TIM1/8 有三个刹车输入 （BRK、 BRK_ACTH、 BRK2）， TIM15/16/17 有两个刹车输入（BRK 和 BRK_ACTH）。

在死区时间插入之后， BRK 输入可禁止 PWM 输出 （无效状态）或将其强制为预定义的安全状态 （有效或无效），这就防止了击穿半桥。 BRK2 仅能禁用 PWM 输出 （无效状态）。

BRK 优先级高于 BRK2。当两个保护都被触发时，与 BRK 电路相关的预定义安全状态会覆盖与 BRK2 输入相关的无效状态。

典型情况下，永磁 3 相无刷电机驱动将使用如下的保护：
• BRK2 输入作为过流保护，从驱动级打开 6 个开关
• BRK 输入作为过压保护，覆盖过流，关闭 3 个下桥臂开关，以防止发电电流增大母线电压，超过电容耐压值。

例如，对于双电机驱动，比较器 1、 2、 3 可用于电机 1 三相的过流监测 （TIM1 的 BRK2 输入）。比较器 4、 5、 6 可用于电机 2 三相的过流监测 （TIM8 的 BRK2 输入），比较器 7 用于过压监测 （驱动 TIM1 和 TIM8 的 BRK 输入）。

BRK_ACTH 输入仅连至内部信号，如 CSS、 PVD 输出等。有关详细信息，请参见第 2 章节 : 刹车的实现。

2 刹车的实现

2.1 TIM1/8 刹车实现

TIM1 和 TIM8 有三个刹车输入：
• BRK
• BRK_ACTH
• BRK2

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