Цифровая периферия Трехфазный широтно-импульсный модулятор (шим)

В любой ИС ADuC7019/20/21/22/24/25/26/27/28 имеется программируемый, обладающий широкими возможностями трехфазный(??? а как в 7020?) широтно-импульсный генератор (ШИМ), который может быть запрограммирован на генерацию широтно-импульсных сигналов, необходимых для управления трехфазным инвертором с двигателем переменного тока в качестве нагрузки. ШИМ генератор выдает три пары широтно-импульсных сигналов на шести выводах (PWM0H, PWM0L, PWM1H, PWM1L,PWM2H и PWM2L).Эти шесть ШИМ сигналов представляют собой три выхода управления верхними ключами мостовой схемы и три выхода управления нижними ключами мостовой схемы.

Частота ШИМ и интервал "deadtime " генерируемых ШИМ-сигналов программируется с помощью MMR-регистров PWMDAT0 и PWMDAT1. Кроме того, три регистра управления скважностью (PWMCH0, PWMCH1 и PWMCH2) напрямую управляют скважностью трех пар ШИМ-сигналов.

Каждый из шести выходных сигналов может быть разрешен или запрещен с помощью бит разрешения выхода в регистре PWMEN. Три управляющих бита в регистре PWMEN разрешают переключение ( crossover ) двух сигналов в паре. В режиме переключения сигнал ШИМ, предназначенный для верхнего ключа, подается на комплементарный "нижний" выход, а сигнал, предназначенный для нижнего ключа, подается на "верхний" выход.

Во многих схемах требуется гальваническая развязка в схеме управления затворами мощных транзисторов инвертора. Существует два основных метода изоляции: это развязка с помощью оптопары и развязка с помощью импульсного трансформатора. ШИМ контроллер позволяет осуществить высокочастотное заполнение ШИМ сигнала, для того чтобы упростить применение импульсного трансформатора. Параметры этого высокочастотного сигнала устанавливаются с помощью регистра PWMCFG. 8-разрядное число в регистре PWMCFG напрямую управляет частотой высокочастотного заполнения. Высокочастотное заполнение может быть независимо разрешено для верхнего и нижнего выхода при помощи отдельных управляющих бит регистра PWMCFG.

В режиме однократного обновления скважность импульсов может программироваться только один раз за период ШИМ, так что в результате форма сигнала ШИМ симметрична относительно средней точки периода ШИМ. В режиме двукратного обновления второе за период обновление величины скважности ШИМ происходит в средней точке периода ШИМ.

В этом режиме возможно сгенерировать асимметричный ШИМ сигнал, такой сигнал производит меньше гармонических искажений в трехфазном инверторе. Такой подход также позволяет системе с замкнутой петлей регулирования быстрее изменять средний уровень сигнала на обмотках двигателя, т.е. достичь более высокого быстродействия системы регулирования. Рабочий режим блока ШИМ выбирается с помощью управляющих бит в регистре PWMCON. В режиме однократного обновления импульсы PWMSYNC генерируются в начале каждого периода ШИМ. В режиме двукратного обновления еще один импульс генерируется в середине каждого периода ШИМ сигнала.

Блок ШИМ также может выдавать внутренний импульс синхронизации на вывод PWMSYNC синхронно с сигналом ШИМ. В режиме однократного обновления импульс генерируется в начале каждого периода ШИМ. В режиме двукратного обновления дополнительный импульс также генерируется в середине каждого периода ШИМ сигнала. Ширина импульсов программируется посредством регистра PWMDAT2. Блок ШИМ также может принимать внешние импульсы синхронизации на входе SYNC. Выбор внешней или внутренней синхронизации осуществляется при помощи регистра PWMCON. Сигнал на входе SYNC может быть синхронизирован с внутренним тактовым сигналом периферии, которая выбирается с помощью регистра PWMCON. Если внешние импульсы синхронизации асинхронны по отношению ко внутреннему тактирующему сигналу периферии (это типичная ситуация) внешний сигнал SYNC должен быть синхронизирован. Схема синхронизации добавляет некоторую задержку и дрожание фронтов ( джиттер ) от внешнего источника к сигналу ШИМ. Длительность импульса на входе SYNC должна превышать длительность двух тактов ядра процессора.

Сигналы ШИМ, генерируемые микросхемой ADuC7019/20/21/22/24/25/26/27/28, могут быть отключены с помощью специального асинхронного входа отключения PWMTRIP. Этот вход при подаче на него низкого уровня мгновенно переводит все шесть выходов ШИМ в выключенное состояние (высокого уровня). Эта схема отключения работает асинхронно, так что соответствующая схема отключения ШИМ не ждет никакого тактирования, таким образом обеспечивая отключение ШИМ даже при потере тактирования. Информация о состоянии блока ШИМ доступна через регистр PWMSTA. В частности, доступно состояние вывода PWMTRIP, а также доступен бит состояния, который показывает, во время формирования первой половины или же второй половины периода ШИМ находится ШИМ генератор в данный момент.