PWM 关断功能简介

只看该作者 · 2024-12-28 23:25

PWM 关断功能是一种用于快速关闭 PWM 输出信号的机制，通常用于保护或控制需求，例如：

防止电机或功率器件因异常电流或过温而损坏。
在紧急情况下快速关断功率输出。
允许外部事件或内部触发信号对 PWM 波形进行即时中断。
STM32 提供了多种基于高级定时器（TIM1/TIM8）的 PWM 关断功能，可以支持以下几种模式：

自动关断（Break Function）：通过硬件触发关断 PWM 输出。
软件控制关断：由 MCU 程序控制关闭 PWM 输出。

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关键功能和配置
PWM Break 输入信号
Break 输入信号源：

外部引脚（如 BKIN 引脚）。
比较器输出信号（COMP）。
事件触发信号。
响应模式：

强制关闭：立即将输出置为低或高电平（依据配置）。
高阻态：输出管脚切换为高阻状态，断开功率路径。

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Break 模式类型
Break 功能（常规关断）：

用于处理外部异常事件，如电机过流、过压或短路。
可配置为锁存模式，要求软件干预以恢复输出。
Break2 功能：

提供第二组独立的关断输入，增强灵活性。
自动输出（Automatic Output）：

在特定条件下自动恢复 PWM 信号，无需软件干预。
死区时间配置
为避免功率器件在切换时出现直通短路，STM32 支持可配置的死区时间插入（Dead Time Insertion）。

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电机控制
在电机控制中，PWM 关断功能通常与过流检测配合使用：

过流保护：

使用比较器检测电流超限。
通过 Break 输入触发，迅速关断 PWM 输出，保护电机和功率器件。
紧急停止（E-STOP）：

通过外部机械开关或传感器触发关断信号。
将电机输出置为安全状态（如高阻态或短接制动）。
恢复逻辑：

配合软件和传感器重新评估系统状态，确保安全后恢复正常操作。

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数字电源转换
在 DC-DC 转换器或逆变器应用中：

过载保护：

当负载过大或输入电压异常时，立即关闭 PWM 输出以保护设备。
同步整流控制：

确保在异常条件下停止驱动信号，防止功率器件损坏。
故障恢复：

配合 ADC 或外部传感器检测并恢复输出。

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配置步骤
以下以 STM32 HAL 库为例描述配置过程：

c
复制代码
TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};

// 配置死区时间和 Break 功能
sBreakDeadTimeConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_ENABLE;
sBreakDeadTimeConfig.OffStateIDLEMode = TIM_OSSI_ENABLE;
sBreakDeadTimeConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF;
sBreakDeadTimeConfig.DeadTime = 100; // 死区时间，单位纳秒
sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_ENABLE;
sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_HIGH;
sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_ENABLE;

HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htim1, &sBreakDeadTimeConfig);

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优化建议
在电机控制中，结合电流检测和速度反馈，优化关断逻辑的触发条件。
对于数字电源，适当配置死区时间和保护电路，提高系统效率和可靠性。
使用高级定时器的锁定功能，避免误配置导致安全问题。
如果需要更详细的代码示例或特定配置指导，请进一步说明您的应用场景！