电机驱动之PWM互补输出死区时间设定

一、互补PWM输出

下图1：Q1和Q2两MOS管组成了一个桥臂，两个管子不能同时导通。那么，如果两个管子都用PWM波控制的话，则两个PWM波形极性相反，图1中红色圈内的波形，高低电平相反，我们把这种波形称为互补PWM波形。

图1

二、添加死区原因

上图1红圈里的互补PWM输出会造成问题的，首先，半导体器件内部都有结电容的，列如MOS管，MOS管导通，需要对MOS管的GS电容进行充电，只用GS电压大于阈值电压，MOS管才能导通；反之，MOS管关闭，GS电容放电，当GS电压小于阈值电压时，MOS管才能关闭。所以，在控制波形沿跳变时刻，一个MOS管GS电容在充电，一个MOS管GS电容在放电，这样会存在两个管子同时导通的情况，一个管子还没关断，另一个管子就开通了，从而造成VCC和GND短路。

解决上述问题，只需确保一个管子导通前，另一个管子已经是关闭了。下图2，控制波形沿跳变时刻，只需让高电平的提前一段时间为低，低电平的延迟一段为高，就可以避免两个管子同时导通情况，我们称同时为低电平的时间为死区时间。

图2

三、死区时间设定

在确保两个管子不发生同时导通的情况下，死区时间越短越好。死区时间越长，最大占空比越小，输出最大功率越小。具体的死区时间需要实际测试的，刚开始可以设置一个初始值，比如４us左右，然后结合示波器调试最终的死区时间。下图3是示波器上下桥GS波形（载波频率20kHz，死区时间2us）。

图3

死区时间的设定和载波频率有关，这里载波频率建议15K-20KHz。因为不同的载波频率，相同的死区时间，影响最大占空比。假如死区时间2us。载波频率20KHz时，周期时50us，那最大占空比是48/50=96%；载波频率是100kHz时，周期是10us，那最大占空比是8/10=80%，最大占空比只有80%是不是不能接受了。所以死区时间1-2us，是需要载波频率在15k-20kHz。