失之毫厘，差之千里 – 利用PWM做分毫不差的精确控制

2万 · 2018-7-24 10:14

作者：新唐科技股份有限公司微控制器行销应用处沈子岚技术经理

马达控制的需求日渐提升，市场上常见的产品如节能风扇、代步平衡车、3D印表机等等，包括近期为了环保议题全面推广的电动车，都使用了大量的马达控制机能，如何做到高效能及高精度的马达控制成为各厂商的重要技术议题，其中最重要是如何精确控制马达的脉波宽度调变 (Pulse Width Modulation, PWM) 信号，高解析度的PWM控制信号可以精准地提供马达所需的驱动电源，并达成高效能的马达控制。

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，主要用来产生和提供方波输出，使用者可透过程式设定输出波形的频率和占空比(Duty Cycle)。

计算公式如下：

PWM的频率 = PWM时钟源频率 / (CNR+1)
占空比 = (CMR+1) / (CNR+1)

注: CNR (Counter Register)：16位的计数器暂存器；CMR(Compare Register)：16位的比较器暂存器)

例如：设定CNR=65535，CMR=65500，可得到PWM占空比为：

下图为三相交流马达的示意图，藉由6通道PWM送出的6个闸极控制信号，将直流电压切割成三相脉波宽度调变的电压，进行三相电压的控制。

控制上需具有Dead zone控制机能，用来做MOSFET的保护，特别用在马达的驱动系统，避免上下臂的MOSFET同时导通的问题。

新唐科技的M480系列可输出高达192 MHz的PWM控制信号，能够最即时地反应动态回授信号，并提供多组PWM产生器，包含2组BPWM各支持6通道PWM输出，及12组EPWM各支持1通道PWM输出。PWM时钟源输入给16位计数器，并带有可程式设定的16位比较器，达成16位精度的PWM控制，且具有Dead zone控制机能；PWM中断支援触发ADC/DAC转换信号，在三相无刷马达、LED电源等等应用可以提供高解析度及高精度的驱动控制。