STM32F103高级定时器死区时间的计算
看了一些网上讲死区时间计算的教程,觉得讲述的不是很清楚,所以在此用我自己理解的方式讲述一遍,如有错误,请读者赐教。
死区时间的设置:由寄存器“TIM1和TIM8刹车和死区寄存器TIMX_BDTR”中,位DTG[7:0]控制(中文数据手册可能出现错误,应当是DTG)。
官方数据手册的说明不容易看懂,举的例子与我的应用场合也不一致,我使用的是72MHz的晶振,讲一讲我的死区时间是怎么算出来的。
DT死区时间;
TDTS为系统时钟周期时长;
TDTG为系统周期时长乘以倍数,这个值用于计算最终死区时间,也叫作步长。
在72M的定时器时钟下,TDTS = 1/72M = 13.89ns。
这个计算比较复杂,主要思想就是把DTG的八位,掰成两半用。一半决定步长,另一半是与步长相乘的乘数,乘数可以自行设定,步长*乘数=死区时间。至于步长与乘数从哪里分开,看下表
项目 | 情况1 | 情况2 | 情况3 | 情况4 |
---|---|---|---|---|
步长位置 | DTG[7] | DTG[7:6] | DTG[7:5] | DTG[7:5] |
步长值(二进制) | 1 | 10 | 110 | 111 |
步长是周期几倍 | 1 | 2 | 8 | 16 |
乘数位置 | DTG[6:0] | DTG[5:0] | DTG[4:0] | DTG[4:0] |
乘数最大值 | 127 | 64+63 | 63+31 | 32+31 |
乘数范围 | 0~127 | 64~127 | 32~63 | 34~63 |
等价几倍周期 | 0~127 | 128~254 | 256~504 | 512~1008 |
周期125ns时,死区范围ns | 0~15875 | 16000~31750 | 32000~63000 | 64000~126000 |
周期13.89ns时,死区范围ns | 0~1764 | 1778~3528 | 3556~7000 | 7112~14001 |
接下来举例说明表格怎么用。
例如72MHz的晶振,需要14us的死区时间,那么属于情况4,DTG[7:5] = 0b111,DTG[4:0]=31=0b11111,所以DTG = 0xff。72MH晶振的情况下,最大只能14us的死区。
还是72MHz的晶振,需要3us的死区时间,那么属于情况2,DTG[7:6] = 0b10,步长=27.78,需要的乘数 = 3000÷27.78-64=108-64=44=0b101100,DTG[7:0]=0b10101100=0xAC。
实际的系统中,死区的时间一般由硬件的响应速度决定。我的系统使用的驱动电路设计参考之前的博客
使用的电机型号是JGB37-3530B。经过测试,3us的死区时间可以使用。
下边是电机初始化的函数,主要的功能是用STM32的高级定时器TIM1,输出嵌入死区的互补PWM。
使用两个通道输出PWM,通道1 的引脚是PA8和PB13,通道2 的引脚是PA9和PB14。一个周期是1ms,频率是1KHz,3us的死区时间。默认通道1的占空比是50%,通道2的占空比是0%,让电机以49.7%(占空比减去死区)的速度正转。
void PWM_Configuration(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//开启TIM和相应端口时钟//启动GPIORCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//启动AFIORCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//启动TIM1RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);//GPIO做相应设置,为AF输出 //PA8,PB13一组互补输出 A9,PB14一组互补输出//PA.8/9口设置为TIM1的OC1输出口GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//PB.13/14口设置为TIM1_CH1N和TIM1_CH2N输出口GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//TIM1基本计数器设置(设置PWM频率)1KHz TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = 1000-1; //1khz 好计算。按照1%的精确度,理论最大72000/100 = 720KHzTIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72-1;TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision = 0;TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数TIM_BaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_BaseInitStructure);//启用ARR的影子寄存器(直到产生更新事件才更改设置)TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);//TIM1_OC1模块设置(设置1通道占空比)TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//TIM脉冲宽度调制模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出通道使能TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;//互补输出TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;//TIM输出比较极性高//TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500;//待装入捕获比较寄存器的脉冲值TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);//启用CCR1寄存器的影子寄存器(直到产生更新事件才更改设置)TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);//TIM1_OC2模块设置(设置2通道占空比)TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);//启用CCR2寄存器的影子寄存器(直到产生更新事件才更改设置)TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);//OCx输出信号与参考信号相同,只是它的上升沿相对参考信号的上升沿有一个延迟//OCxN输出信号与参考信号相同,只是它的上升沿相对参考信号的下降沿有一个延迟//死区设置TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_2;TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 0xAC; //这里调整死区大小为3us TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable;TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure);//TIM1_OC通道输出PWMTIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);//TIM1开启TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
}
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