【每周分享】方波上冲下冲毛刺这么大，如何解决

1万 · 2024-8-27 14:37

本帖最后由地瓜patch 于 2024-8-31 09:42 编辑

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PWM方波中的毛刺可能来源于多个方面，主要有：

电路干扰：周围电路的干扰是导致PWM方波产生毛刺的一个常见原因。电路干扰的来源有电源噪声、电磁干扰、射频干扰、热噪声等。这些干扰信号可能会通过电源线、信号线、地线等途径进入电路
硬件设计问题：在使用某些微控制器时，当输出频率较低时，波形可能会出现尖峰过冲，这表明硬件设计上的问题也可能导致毛刺的产生。
程序设计问题：在某些情况下，PWM程序的编写方式也可能导致毛刺的产生。为减少程序设计引起的毛刺，在信号传递的过程中增加延时环节，保证在下一个模块中读取到的数据是稳定后的数据。也可以通过在逻辑函数中增加额外的逻辑项来消除可能产生毛刺的情况。
电源问题：电源的不稳定或不匹配也可能导致PWM方波产生毛刺，电源的影响主要是在电源的插拔瞬间或者电源不稳定时，在电路中产生的短暂而尖锐的电压或电流波动。针对电源的影响需要留有足够的保护裕量、使用抗干扰元件等，减少线路中的寄生电感和电容进一步减小电源的影响。
硬件拓扑结构：不同的硬件拓扑结构也可能导致PWM方波产生毛刺。使用图腾柱驱动电路驱动MOSFET半桥时，输出PWM低电平和高电平的毛刺分别约为1V和0.2V，这表明硬件拓扑结构对毛刺的产生有影响。还可以加入滤波电容、电感或专用的电压毛刺无损吸收电路。
寄存器缓冲技术：某些微控制器采用寄存器缓冲技术来避免PWM输出信号产生毛刺。

消除PWM方波中的毛刺可以通过以下几种方法：

去干扰源：首先，需要检查并去除可能干扰PWM信号的外部干扰源。
使用滤波器：可以使用滤波器来平滑PWM信号。可以使用单边毛刺滤除和双边毛刺滤除的方法来处理毛刺。
调整电路设计：在电路设计中，可以通过调整电路参数来减少毛刺的产生。可以通过调整电源纹波来减少毛刺的产生。为了减少电路干扰，可以使用屏蔽电缆、滤波器、电磁屏蔽等。可以使用电源滤波器，减少电源噪声的影响；可以使用地线分割技术，减少地线噪声的影响等。
使用PWM抑制电路：可以使用具有PWM抑制功能的电路来减少毛刺。
使用算法处理：可以通过算法处理来消除毛刺。可以使用平均值算法或者根据毛刺出现的规律，在开关后延时一小段时间再去采样，避开这个尖尖的毛刺。
使用数字电路设计方法：可以使用数字电路设计方法来消除毛刺。利用冗余项消除毛刺，或者通过布尔式中的相反信号来消除毛刺