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前言

客户选择STM32G0B1系列MCU作为主控，完成移相全桥+同步整流的控制，客户所使用的功率拓扑以及对PWM发生的要求如下：

• 左半桥A/B互补，固定占空比50%，死区时间500ns；
• 右半桥C/D互补，固定占空比50%，死区时间500ns；
• 对角相位差0-180°可调，通过调节相位差调节输出电压；
• D(Q4)右下管开始导通时，SR管F(Q5)开始导通，B(Q2)左下管开始导通时，SR管F(Q5)关闭；
• C(Q3)右上管开始导通时，SR管E(Q6)开始导通，A(Q1)左上管开始导通时，SR管E(Q6)关闭；

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解决方案

按照客户所给拓扑以及对PWM发生的要求，对于原边需要两对互补带死区插入的PWM，且两对之间要能实现移相功能，要实现该功能必须要有两个能产生互补PWM的定时器；副边需要两路独立的PWM，最好可以实现双沿可控。STM32G0B1系列MCU所具备的定时器资源如下表所示：

基于以上的资源，选择TIM1和TIM15作为互补PWM对的产生，且实现两对PWM之间的移相，假设以TIM1作为master定时器，TIM15作为slave定时器，由于TIM1和TIM15之间无法直接同步，如下表所示：

这里借助TIM3来实现级联，即TIM1→TIM3→TIM15，首先TIM3与TIM1同步，二者相位完全一致，由TIM1的UEV事件触发；然后再通过TIM3与TIM15进行同步，由TIM3的OC1事件触发，二者的相位差由比较事件OC1确定(即CCR1的值)，最终实现TIM1与TIM15之间的相位的调节，实现方式简单示意如下，通过以下的方法可以生成符合客户要求的两对原边驱动PWM驱动A/B和C/D。

对于副边的同步整流驱动E/F，采取的PWM发生方案为：

• E与C同时导通，然后与B同时关断
• F与D同时导通，然后与A同时关断

按照以上的方法，E/F的导通点与C/D的导通点同时，E/F的关断点与B/A的关断点同时，E和F的相位差为180°。通过TIM3产出对应的PWM，本方案中使用TIM3_CH2，通过TIM4产生对应的PWM，本方案中使用TIM4_CH2。TIM4与TIM3之间需要移相180°，本方案中再引入TIM2，通过TIM1→TIM2→TIM4来实现TIM3和TIM4之间的180°移相。完成的定时器级联关系如下图所示：

定时器对应的具体设置如下：

TIM1

• TIM1_CCR1=PER/2，用于产生50%占空比的互补PWM波形PWM_A/B
• PER为定时器的周期值
• PWM_A/B的工作模式为PWM mode 1
• UEV作为TRGO触发源，用于同步TIM2和TIM3，TIM1/2/3完全同步

TIM2

• 接受TIM1的同步
• TIM2_CCR1=PER/2，OC1作为TRGO用于同步TIM4，二者移相180°

TIM3

• 接受TIM1的同步
• TIM3_CCR1=TIM1与TIM15之间的移相值，该移相值由控制环路计算产生
• TIM3_CCR2=TIM3_CCR1 + C和D之间设置的死区时间值，用于触发PWM_E的导通
• PWM_E的工作模式为PWM mode 2

TIM4

• 接受TIM2的同步
• CCR2=TIM3_CCR1 + C和D之间设置的死区时间值，用于触发PWM_F的导通
• PWM_F的工作模式为PWM mode 2

TIM15

• 接受TIM3的同步
• CCR1=PER/2，用于产生50%占空比的互补PWM波形PWM_A/B
• PER为定时器的周期值
• PWM_C/D的工作模式为PWM mode 1

基于以上描述的方案，定时器产生的同步和所产生的PWM示意图如下：

对比客户所给出的PWM时序和要求，唯一的不同点在于PWM_E和PWM_F的关断点，本方案的关断点相对于客户的要求，E/F提前关断，提前的时间为A和B的死区时间，但也满足客户的需求。另外上述的不同点可以通过调整TIM3和TIM4相对TIM1的移相值来消除，有兴趣的朋友可以尝试，此处不再赘述。

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小结

本文介绍了如何基于STM32G0B1系列MCU，灵活地应用了片上定时器的级联同步功能完成PWM产生方案的设计，以满足客户移相全桥+同步整流PWM的需求。由于仅仅使用了普通的定时器，该方案可以很容易的移植到其他系列MCU，帮助客户使用更低成本的MCU完成其所希望的功能。