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STM32F407ZET6 AD采样干扰,造成PWM频率抖动和漏波

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南山之阜 提问时间:2023-2-24 20:56 / 未解决

使用 STM32F407ZET6 TIME1 CHI、CH1N和TIME8 CH2 CH2N,产生四路驱动,提供给全桥逆变,PWM频率为85kHz,死区时间为300ns。

在应用中出现如下问题:1)PWM频率存在周期性微小跳变,如正常PWM波形,周期为11.76us,高电平时间为5.88us,系统长期运行时,在某些时刻呈周期性或偶发性,高电平时间从5.88us增加约300sn,变成了6.2us,或减小为5.5us,从而诱发系统异常;2)在特殊工况下,PWM存在漏波的情况,如高电平持续时间达到了19us。上述两种情况出现后,在几个周期内又恢复正常,正常工作一段时间后复发。

在反复测试中,可以明确以下几点:1)该异常受AD采样口影响,当断开所有采样后,该异常不会出现;2)在AD采样口增加使用隔离放大器或增加EMI滤波器时,情况有所改善,但不会根除;3)使用系统其它IO口固定频率如1kHz的波形,在出现漏波时,如高电平从5.88us持续到19us,该IO口高电平也会从500us持续到1500us左右,同步异常。

晶振从无源晶振改为有源晶振,无改善,晶振频率为25MHz。

该问题至今未彻底解决,大家看下可能的原因?或者是ARM系列在大功率电源上应用时,抗干扰能力不足,需要做特殊处理,提高抗干扰能力?

(20230314 波形补充,如下:负压持续时间增大了约3倍,正压持续时间约2倍,几个周期后恢复正常。

1678757969089.png)

收藏 评论10 发布时间:2023-2-24 20:56

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10个回答
xmshao 回答时间:2023-2-27 09:45:46
不知你ADC采样些什么信号。表明上看好像是ADC影响到TIMER的pwm输出,个人觉得更像是外部干扰影响到电源影响到系统的工作了。


不妨你只对内部某些信号进行ADC采样,看看是否还会发生ADC采样影响PWM输出的情形?
butterflyspring 回答时间:2023-2-27 10:00:25
PWM的产生是通过定时器中的计数器于比较寄存器比较后产生的电平翻转,输出波形是硬件发出的结果。 通常只有改变比较寄存器才能改变占空比(也就是波形)。 所以理论上来说,与ADC没有直接关系。
建议测试一下PWM,固定占空比(比较寄存器的值)试试,看看是不是波形会变化。
废鱼 回答时间:2023-2-27 17:03:13

楼主您好,关闭AD采样是断开外部的输入还是关闭AD的中断。AD是DMA采集还是普通的中断采集?考虑一下AD中断后,是不是中断时间处理太长,导致PWM中断延时,可以考虑采用抢占式中断,把AD中断级别调到比PWM低一些试试。

南山之阜 回答时间:2023-2-27 19:07:01

xmshao 发表于 2023-2-27 09:45
不知你ADC采样些什么信号。表明上看好像是ADC影响到TIMER的pwm输出,个人觉得更像是外部干扰影响到电源影响 ...

AD采样的是电压信号,电压在0.3~3V之间。

CT电流传感器(绝缘电压5000V)输出经整流滤波电路变成直流电压,经过隔离运放器后,差分放大,进入控制板AD口。

407所在控制板的地、功率地是隔离的。

如果从差分输入那里断开,407不受干扰的。实际输入加共模电路、或采样隔离运放,可以改善,但不能完全消除,在某些工况下还是会发生。

南山之阜 回答时间:2023-2-27 19:08:44

butterflyspring 发表于 2023-2-27 10:00
PWM的产生是通过定时器中的计数器于比较寄存器比较后产生的电平翻转,输出波形是硬件发出的结果。 通常只有 ...

现在的PWM是固定占空比的,程序没有进行调节,也没有外部事件触发。

南山之阜 回答时间:2023-2-27 19:19:08

废鱼 发表于 2023-2-27 17:03
楼主您好,关闭AD采样是断开外部的输入还是关闭AD的中断。AD是DMA采集还是普通的中断采集?考虑一下AD ...

[md]关闭AD采样 是把差分运放输入处断开,硬件断开,程序还是正常运行。现在的采样都是用的DMA,没有用到中断。

butterflyspring 回答时间:2023-3-1 09:59:58

南山之阜 发表于 2023-2-27 19:08
现在的PWM是固定占空比的,程序没有进行调节,也没有外部事件触发。
...

还是建议用最简单的独立单纯的固定周期PWM和ADC功能的软件去试一下。

  1. 如果还有问题,那么就要考虑硬件方面了。2. 如果没有,那么就要检查软件方面

应用软件中如果不小心配置了刹车等额外功能,不用单纯软件去实验是没法高效排除这类因素的。

南山之阜 回答时间:2023-3-11 11:13:10

butterflyspring 发表于 2023-3-1 09:59
还是建议用最简单的独立单纯的固定周期PWM和ADC功能的软件去试一下。</p>
<ol>
<li>如果还有问题,那么就要考虑硬件 ...

如果是硬件问题,具体可能是哪些方面呢?噪声随着采样进入AD口,经过时间累积后,导致407内部驱动异常?

软件因素基本可以排除。有其他产品用的是同一套代码,功率小一些,几年了都没出这个问题。

butterflyspring 回答时间:2023-3-13 10:13:13
如果怀疑时钟系统受到了强干扰的话,可以考虑测试一下看
1. 采用内部HSI 验证一下稳定性,看看是不是外部时钟线路吸收到的干扰,
2.  AD通道口增加阻抗,同时软件增大采样时间。

外部的干扰信号不好测量,最方便的方式就是反向验证一下了。
南山之阜 回答时间:2023-6-11 15:10:35

butterflyspring 发表于 2023-3-13 10:13
如果怀疑时钟系统受到了强干扰的话,可以考虑测试一下看</p>
<ol>
<li>采用内部HSI 验证一下稳定性,看看是不是外部时 ...

打脉冲干扰群测试,发现干扰加在芯片的模拟地,或者AD输入口,问题就会复现。具体是怎么影响到PWM频率还不清楚,现在就是采样加隔离+共模,有一定改善。

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