用STC15W4KxxS4输出两路互补SPWM
日 期：2015-8-25
版 本：V1.0
SPWM是使用PWM来获得正弦波输出效果的一种技术，在交流驱动或变频领域应用广泛。
SPWM知识是一个专门的学科，不了解的用户可以自己上网搜索相关的知识，本文档不做说明（要说明得比较大篇幅，各种图文说明等等），默认用户已掌握。
STC公司的STC15W4KxxS4系列MCU内带6通道15位PWM，各路PWM周期（频率）相同，输出的占空比独立可调，并且输出始终保持同步，输出相位可设置。这些特性使得设计SPWM成为可能，并且可方便设置死区时间，对于驱动桥式电路，死区时间至关重要。不过本MCU没有专门的死区控制寄存器，通过设置PWM占空比参数来达到。
本程序只演示两路互补SPWM的例子（单相），如需要三相SPWM，则相同方法设置另外4路PWM，相位差为120度即可。
SPWM产生原理如图1：
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内部15位的PWM计数器一旦运行，就会从0开始在每个PWM时钟到来时加1，其值线性上升，当计数到与15位的周期设置寄存器[PWMCH，PWMCL]相等时（图中斜线A到B），内部PWM计数器归0，并产生中断，称为“归0中断”。 本例周期设置为2400，内部计数器计到2400就归0，即2399，下一个时钟就归0。
6路PWM（PWM2~PWM7）每路的结构一样，都包含两个15位的对输出IO翻转的时刻设置寄存器PWMnT1和PWMnT2，本例使用PWM3和PWM4，对应PWM3T1、PWM3T2和PWM4T1、PWM4T2。当内部计数器的值与某个翻转寄存器的值相等时，就对对应的输出IO取反，本例中，PWM3从P2.1输出，PWM4从P2.2输出。假设PWM3T1=65，PWM3T2=800，PWM4T1=53，PWM4T2=812，并且PWM3输出的P2.1初始电平为0，PWM4输出的P2.2初始电平为1，则，当内部PWM计数器计到等于PWM4T1=53时，P2.2由高输出低，计到等于PWM3T1=65时，P2.1由低输出高，计到等于PWM3T2=800时，P2.1由高输出低，计到等于PWM4T2=812时，P2.2由低输出高。
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从图中看到，两路输出是互补的，用于驱动一些MOSFET的半桥式驱动IC。细心的用户可以看到，这两路PWM的翻转时刻有一点差别，相差12个时钟，为什么要这样设计呢？这就是传说中的死区。为了方便说明，把这两路PWM放大如图2：
P2.2输出低电平后，再过12个时钟（在24MHZ时，对应0.5us），P2.1输出高电平。
P2.1输出低电平后，再过12个时钟（在24MHZ时，对应0.5us），P2.2输出高电平。
这个12个时钟就是死区时间，本例PWM时钟为1T模式，对应0.5us。假设P2.1驱动的是半桥的下臂，P2.2驱动的是上臂，则P2.2输出低电平后，上臂开始关闭，经过0.5us，上臂关闭完毕，P2.1输出高电平，下臂打开。P2.1输出低电平后，下臂开始关闭，经过0.5us，下臂关闭完毕，P2.2输出高电平，上臂打开。这样，死区时间的设置，可以避免上下臂同时打开造成烧毁MOSFET。
有人会说，一路输出关闭的同时，另一路大开，不会烧管子啊？
错啦，MOSFET打开快，关闭慢（相关知识请翻翻书），所以需要一段时间关闭。
P2.1或P2.2如果直接用示波器观察，会看到比我们的思绪还凌乱的波形，因为PWM一直在变化，但是通过RC（1K+1uF）低通滤波再观察的话，就会看到两个反相的正弦波，神奇吧，呵呵！
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本例使用24MHZ时钟，PWM时钟为1T模式，PWM周期2400，正弦表幅度为2300，往上偏移60个时钟（方便过0中断重装数据）。正弦采样为200点，则输出正弦波频率 = 24000000/2400/200=50HZ。
下面为实际测量的波形。
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程序请参考例程。
文档完毕。
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