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干货 | 炸机后才去注意PWM的死区时间
发布时间:2020-11-25   点击次数:514次

什么是死区时间?

    PWM是脉冲宽度调制,在电力电子中,醉常用的就是整流和逆变。这就需要用到整流桥和逆变桥。

    对三相电来说,就需要三个桥臂。以两电平为例,每个桥臂上有两个电力电子器件,比如IGBT。大致如下图所示;

 

 

    这两个IGBT不能同时导通,否则就会出现短路的情况,从而对系统造成损害。

那为什么会出现同时导通的情况呢?

    因为开关元器件的和严格意义并不是相同的。

    所以在驱动开关元器件门极的时候需要增加一段延时,确保另一个开关管完全关断之后再去打开这个开关元器件,通常存在两种情况;

  • 上半桥关断后,延迟一段时间再打开下半桥;

  • 下半桥关断后,延迟一段时间再打开上半桥;

    这样就不会同时导通,从而避免功率元件烧毁;死区时间控制在通常的单片机所配备的PWM中都有这样的功能,下面会进一步介绍。

 

 

    相对于PWM来说,死区时间是在PWM输出的这个时间,上下管都不会有输出,当然会使波形输出中断,死区时间一般只占百分之几的周期。但是当PWM波本身占空比小时,空出的部分要比死区还大,所以死区会影响输出的纹波,但应该不是起到决定性作用的。

    另外如果死区设置过小,但是仍然出现上下管同时导通,因为导通时间非常非常短,电流没有变得很大,不足以烧毁系统,那此时会导致开关元器件发热严重,所以选择合适的死区时间尤为重要,过大过小都不行。

 

 

数据手册的参数

这里看了一下NXP的IRF540的数据手册,栅极开关时间如下所示;

 

 下面是一个IGBT的数据手册;

 

 

 

 

如何计算合理的死区时间?

 

 

STM32中配置死区时间

    STM32的TIM高级定时器支持互补PWM波形发生,同时它支持插入死区时间和刹车的配置。

    直接看参考手册里的寄存器TIMx_BDTR,这是配置刹车和死区时间的寄存器;

 

 

 

 

    PWM的频率是16K,注意这里的PWM是中央对齐模式,因此配置的时钟频率为32K;

    下面时刹车和死区时间,BDTR寄存器的配置,因此这里的CK_INT为32M

 

 

    例:若TDTS = 31ns(32MHZ),可能的死区时间为:0到3970ns,若步长时间为31ns;4000us到8us,若步长时间为62ns;8us到16us,若步长时间为250ns;16us到32us,若步长时间为500ns;

    如果需要配置死区时间 1000ns,系统频率72,000,000Hz,那么需要配置寄存器的值为;

 

 

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