G32R501 ePWM / HRPWM 模块技术介绍

G32R501 ePWM / HRPWM 模块技术介绍

一、模块概述

极海 G32R501 实时控制 MCU 内置 16 路增强型 PWM (ePWM) 输出通道，支持 Type-4 架构，并在部分通道中集成 高分辨率 PWM（HRPWM） 功能，满足工业电机控制、功率变换、D类放大器等高精度、高频率应用需求。

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二、ePWM 模块结构概览

每个 ePWM 模块包含 8 个功能子模块，支持灵活控制、同步、保护和交互：

子模块名称	作用简介
时基模块	控制定时方式（向上、向下、对称中心对齐等）
计数器比较模块	设定占空比、比较时间点等
动作限定器模块	定义 PWM 输出在事件发生时的响应动作
死区发生器模块	生成互补输出，插入可编程的死区时间
PWM 斩波器模块	支持输出高频斩波脉冲，可设定起始脉宽和占空比
跳闸保护模块	硬件层级快速关闭输出，支持过流/过压等保护
数字比较模块	支持带消隐窗口的输入事件比较，过滤干扰，触发保护动作
事件触发模块	生成 ADC SOC、中断等外设交互事件

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三、ePWM 模块核心特性

1. 时基子模块

• 支持 向上 / 向下 / 向上-向下 三种计数模式。
• 支持多个模块同步计数（相位移功能）。
• 计数器同步事件源灵活，可设定为：
  
  
  • TBCTR = 0
  • TBCTR = CMPB
  • 外部同步输入等
    
    
  
  

2. 比较子模块（CMPA~CMPD）

• 支持 CMPA/CMPB 直接控制 PWM 输出波形。
• 支持 CMPC/CMPD 用于事件触发（ADC、中断）。
• 所有比较寄存器支持 影子寄存器 机制，避免更新时毛刺。
  
  

3. 动作限定子模块（AQ）

• 在以下事件点指定 PWM 行为（置高、置低、翻转或无动作）：
  
  
  • TBCTR = 0
  • TBCTR = TBPRD
  • TBCTR = CMPA/CMPB
    
    
• 支持通过 T1/T2 等触发事件进行动态行为限定。
  
  

4. 死区发生器子模块（DB）

• 生成两路互补 PWMxA/B 输出。
• 插入 可编程上升/下降延迟（RED/FED）。
• 支持半周期时钟提升分辨率。
  
  

5. 跳闸子模块（TZ）

• 支持多路跳闸输入（TZ1~TZ6）通过 XBAR 灵活映射。
• 支持：
  
  
  • 一次性跳闸（OSHT）
  • 逐周期跳闸（CBC）
    
    
• 动作支持：高电平、低电平、高阻态。
  
  

6. 数字比较子模块（DC）

• 可将 COMP 模块输出通过 XBAR 路由进来进行比较。
• 支持消隐窗口滤波器，有效屏蔽瞬态干扰。
• 可产生跳闸、ADC触发、中断、同步等事件。
  
  

7. 事件触发器子模块（ET）

• 可触发：
  
  
  • 中断
  • ADC SOC（启动 ADC 转换）
    
    
• 支持每 N 次事件触发一次（预分频1~15）。
• 支持 CMPx 匹配、计数器匹配等作为触发源。
  
  

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四、HRPWM 模块扩展功能


1. 原理简介

HRPWM（High-Resolution PWM）基于 HRP（High Resolution Positioner） 技术实现边沿精度微调，具备亚纳秒分辨率：

• 时间步进精度：典型值约 150ps
• 支持边沿“微定位”，适用于 高频 PWM 输出
  
  

2. 应用场景

场景	说明
高频高精度控制	如 >250kHz PWM 高频变换器
直调式功率放大器	D类音频放大应用
多相同步	多通道精准移相输出
非整数占空比控制	实现亚位级 duty 调整

3. 自动转换与比例优化（SFO）

• SFO（Scale Factor Optimization）函数库可动态调整 HRPWM 的比例因子。
• 不同温度、电压、制程下，HRP 步进大小变化，需通过软件函数校准。
• Auto Conversion 模式可自动将占空比小数部分转换为 HRPWM 边沿精度输出。
  
  

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五、ePWM/HRPWM 高亮功能总结

功能	说明
Global Load	支持多模块全局装载 CMP/TBPRD 寄存器，避免相位错乱
PWMLINK	多个 PWM 模块之间参数自动同步更新
SFO 校准	软件动态获取 HRPWM 比例系数
自动转换	实现浮点占空比到 HRPWM 的自动映射
同步触发	可精细控制多个 PWM 模块之间的触发与对齐

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六、典型应用案例

• 三相电机控制
  
  
  • 采用中心对齐 + 死区互补输出
  • 同步 PWM 输出实现相位控制
    
    
• 功率逆变器
  
  
  • 多个 ePWM 模块协同斩波，保护功能启用跳闸机制
    
    
• Buck/Boost 控制器
  
  
  • HRPWM 精确调制占空比，适应高速电源反馈调整
    
    
• ADC 采样联动
  
  
  • ET 子模块触发 SOC，引导 ADC 按 PWM 相位采样
    
    
  
  

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七、结语

极海 G32R501 提供的 ePWM/HRPWM 模块结合了 TI C2000 Type-4 架构的灵活性与高分辨率调制能力，具备如下技术优势：

• 丰富的子模块组合，适配复杂调制控制
• HRPWM 支持 150ps 精度边沿控制
• 软件支持比例校准和自动映射
• 广泛适用于电机控制、数字电源、D类功放、逆变器等领域