C2000系列DSP規避移相功能缺陷導致脈衝丟失的一種方法
C2000系列DSP規避移相功能缺陷導致脈衝丟失的一種方法
來自專欄匠人電子實驗室
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此前寫過一篇文章，分析德州儀器C2000系列DSP移相同步功能的一個缺陷，導致在大範圍移相時出現的脈衝丟失問題。
匠人時尚：德州儀器C2000系列DSP移相同步功能的缺陷
最近，一位西安交大的博士遇到相同的問題，經過跟他的討論，發現在他這種特定應用下，是可以規避脈衝丟失問題的，本文給出了一個簡單的實例，對方法做一個介紹。
上圖為脈衝丟失時刻的波形。
前文中介紹了，出現脈衝丟失問題的原因是移相值與比較值發生跨越，導致二者在一個週期內沒能發生匹配，所以驅動信號在這個週期內就沒有發生任何變化，我們看到的現象就是「脈衝丟失」。如下圖：
想避免出現脈衝丟失，可以通過規避比較值與移相值跨越的情出現。根據脈衝丟失的原因，當移相值在0與CMP(比較值)之間變化或在CMP(比較值)與PRD(週期值)之間變化，是不會出現脈衝丟失問題的，對於大部分應用，移相值變化範圍並不會非常大。例如移相全橋的應用，就不會出現脈衝丟失問題，也正因為這個原因，C2000移相同步功能的這個缺陷鮮為人知。
關於這個解決方案，首先我們要針對C2000系列的同步信號傳遞方式做一些介紹。
上圖是280x，2801x，2802x，2803x等DSP的ePWM模塊連接結構，手冊中還可以查到2833x的結構，本次以上圖為例。其中EPWMxSYNCI是模塊同步信號的輸入端，當有脈衝輸入時，將該模塊計數(CTR)器會被設定為PHS寄存器的預設值。EPWMxSYNCO是模塊同步信號的輸出端，連接到下一個模塊的輸入端，用於同步下一個模塊。SYNCO信號有三種產生的方式如下：
- 直接透傳SYNCI的信號到下一個模塊，這種方式也是我當年的畢業設計用應用的，這樣可以避免途經的模塊移相角對後面的模塊相位的影響。實際應用中可能存在一個時鐘的延遲。
- CTR=0時產生SYNCO脈衝，即計數器歸零時產生脈衝，這種方式假設模塊1與模塊2之間的相位發生變換，模塊3也會隨之變化，導致模塊之間的移相同步值存在耦合。
- CMPB=CTR 這種方法可以在模塊不使用CMPB時獲得比較自由的移相方式。
本文將使用第二種同步脈衝產生方式，解決特定需求下的移相操作。第三同步脈衝產生方式將會在下一篇文章中講解，這種同步方式也許可以徹底解決在雙向傳輸的雙有源橋調製問題，且不會導致脈衝丟失，不過我還需要進一步推導一下。
使用第二種同步方式時，第一個ePWM1模塊並不需要設置輸入同步信號，該模塊作為同步的主導，後面的的同步脈衝均與該模塊有關。下面以一個需求為例：
任務描述：獲得2路驅動脈衝，均為50%佔空比，相位關係在100°-260°之間變化。
50%對應的比較值CMP剛好為180°，由於相位PHS的變換範圍正好覆蓋了比較值CMP的位置，因此當移相角PHS與佔空比CMP發生跨越時，將會導致脈衝丟失一次。當佔空比50% 且移相角範圍超過180°時必然造成比較值與移相值的跨越，導致脈衝丟失的。而當前應用移相角變換範圍為160°，小於180°。如果移相角在0°-180°之間變化，就不會導致比較值與移相值跨越，也就不會因此造成脈衝丟失。
本文的設計思路是使用ePWM2模塊作為中繼，提供一個固定的移相值，ePWM3產生第二路50%佔空比的驅動脈衝，使ePWM2與ePWM3之間的移相角始終在0°-180°之間變化，加上固定的90°移相角，剛好獲得90°-270°移相效果，從而規避了移相值與比較值的跨越。具體移相方法見下圖：
使用ePWM2模塊產生了一個固定的90°移相角作為中繼，使ePWM1與ePWM3之間的相位可以在大於90°小於270°之間變化，當然由於本實例的週期分度比較粗，變化範圍會有所減小，畢竟週期中的一個值要對應3.6°了。值得說明的是C2000系列的移相併不是滯後移相，而是超前移相，因此上圖中滯後1/4週期的移相，設置移相寄存器為超前3/4週期。
本方法的設計思路就是在需要做大移相角移相時，使用一個ePWM模塊作為中繼，提供一個固定的移相角，從而避免移相值與比較值發生跨越，進而避免出現脈衝丟失的現象。這個方法為了規避脈衝丟失的問題，使用了一個額外的ePWM模塊，造成了片上資源的浪費，但從思路上來看，這個方式是有效的，希望這篇文章能夠對你們的設計有幫助。
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