HC89S003F4的 PWM 控制H桥应用注意事项

只看该作者 · 2021-11-26 13:35

本帖最后由芯圣电子官方QQ 于 2023-7-20 10:44 编辑

简介
HC89S003F4集成了三个 12 位 PWM 模块，有两种输出模式，分别为互补输出模式以及独立输出
模式，可应用于多种情况下。
在各类应用中， PWM 互补输出模式常用于 H 桥控制，并且需要 PWM 中心沿对齐。 HC89S003F4
目前硬件中只有边缘对齐，本应用手册将采用软件控制的方式，实现可调整死区时间的 PWM 中
心沿对齐，并且占用 CPU 资源较少，不影响 CPU 的正常使用。
本应用笔记为 Holychip Flash MCU HC89S003F4的应用补充材料，不能代替用户手册，具体功能及
寄存器的操作等相关事项请以用户手册为准。
 本技术手册适用芯片： HC89S003F4 HC89F003F4、 HC89S001J4、 HC89F0431、 HC89F0421、
HC89F0411P。
 相关数据手册、工具及技术文档下载网址： http://www.holychip.cn/。

只看该作者 · 2021-11-26 13:36

简介
HC89S003F4集成了三个 12 位 PWM 模块，有两种输出模式，分别为互补输出模式以及独立输出
模式，可应用于多种情况下。
在各类应用中， PWM 互补输出模式常用于 H 桥控制，并且需要 PWM 中心沿对齐。 HC89S003F4
目前硬件中只有边缘对齐，本应用手册将采用软件控制的方式，实现可调整死区时间的 PWM 中
心沿对齐，并且占用 CPU 资源较少，不影响 CPU 的正常使用。
本应用笔记为 Holychip Flash MCU HC89S003F4的应用补充材料，不能代替用户手册，具体功能及
寄存器的操作等相关事项请以用户手册为准。
 本技术手册适用芯片： HC89S003F4 HC89F003F4、 HC89S001J4、 HC89F0431、 HC89F0421、
HC89F0411P。
 相关数据手册、工具及技术文档下载网址： http://www.holychip.cn/。

只看该作者 · 2021-11-26 13:37

2、应用举例原理图及说明

H 桥常用于控制电机正反转， Figure 2-1 H 桥原理图就是一个简单的 H 桥电路，由 2 个 P 型场
效应管 Q1、 Q2 和 2 个 N 型场效应管 Q3、 Q4 组成，所以叫做 P-N MOS 管 H 桥。
桥臂上 4 个场效应管相当于四个开关， P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭。 N 型管在
栅极为高电平时导通，低电平时关闭。

只看该作者 · 2021-11-26 13:38

3、软件实现效果

实现效果：在动态改变周期和占空比时， Q1 和 Q3 不能同时导通， Q2 和 Q4 不能同时导通。
第一个周期： PWM1 = 1； PWM11 = 0； Q2 和 Q3 导通，电机反转；
PWM1 = 0； PWM11 = 0；反转关闭，而此时 PWM2 = 1;PWM21 = 0;正转还没有打开，四个管子都
处于关断状态（死区时间来控制）；
第二个周期： PWM2 = 0； PWM21 = 1； Q1 和 Q4 导通，电机正转；
PWM2 = 1； PWM21 = 0；正转关闭，而此时 PWM1 = 0;PWM11 = 1;反转还没有打开，四个管子都
处于关断状态（死区时间来控制）；

只看该作者 · 2021-11-26 13:39

4、实现方式及计算公式
4.1、实现原理

手动计算 PWM 的死区时间，使用占空比模拟死区时间，然后通过延时的方式，控制 PWM1 和
PWM2 使能的时间间隔，从而将 PWM 设置为中心沿对齐。具体表现为使能 PWM1EN 后延时一
段时间后使能 PWM2EN（如 Figure 4-1）。

只看该作者 · 2021-11-26 13:39

4.2、占空比设置方式
PWM1 和 PWM2 的周期配置一样，范例中设置为 0x0320， PWM1 和 PWM2 的死区时间设置为6；
PWM1 的占空比寄存器配置为周期/2+要求的死区时间，即 0x0190 + 6 = 0x0196；
PWM2 的占空比寄存器配置为周期/2-要求的死区时间，即 0x0190 – 6 = 0x018A；
4.3、 PWM1 和 PWM2 间隔时间设置方式
NOP 个数 = 死区时间– 3
例：死区时间设置为 6 则间隔时间为 3 个 NOP，如果死区时间为 10 则间隔时间为 7 个 NOP

只看该作者 · 2021-11-26 13:43

5、使用注意点
1、外设时钟和 CPU 时钟需要保持一致。
2、现象中的死区时间是通过占空比来模拟的，所以不能使用硬件自身的死区时间
3、为达到 PWM 中心对齐，打开 PWM1 后需要间隔一段时间打开 PWM2，详见计算公式
4、上电瞬间后会有不稳定波形可能会导致电机短路，所以需要先打开 PWM1 和 PWM2 后延时
一
段时间后再打开 PWM1、 PWM11、 PWM2、 PWM21 的输出
5、在主循环更改周期以及占空比前建议关闭总中断（EA =0），更改完成后在打开总中断（EA =
1），防止更改过程中被中断打断（程序详见 HC89S003F4 控制 H 桥 V1.0.0.1（主循环修改））
6、在中断中修改周期以及占空比时建议将本中断的优先级设置到最高，防止被其他优先级更高的
中断打断（程序详见 HC89S003F4 控制 H 桥 V1.0.0.1（中断修改））
6、相关说明
对应范例程序：
HC89S003F4 PWM 控制 H 桥 V1.0.0.1（主循环修改）
HC89S003F4 PWM 控制 H 桥 V1.0.0.1（中断修改）
示例运行环境：
KEIL-C51： V9.56.0.0
HC-LINK： V3.0.2.0
MCU： HC89S003F4
实现抓取波形：
示例运行抓取波形 V1.0.0.1(使用软件 Logic 1.2.9)