如何使用STM32高级定时器互补通道输出与刹车，更高效的控制无刷电机？

熊猫eye

1440人浏览 · 2025-07-13 22:19:43

熊猫eye · 2025-07-13 22:19:43 发布

本篇文章算是对我之前FOC文章的一些补充，之前我学FOC用的无刷驱动板是立创开源的，用的电机驱动是EG2133,这个电机驱动的特点是，只需要输入3个PWM就可以控制无刷电机。而该芯片内就由对该PWM波自动互补以及死区自动生成的功能。

不能说这块芯片不能用吧，我也通过这块驱动板实现了三环精准控制电机了。现在如果把电机驱动芯片改成需要6路PWM控制，不就意味着要单片机自己实现发送互补的PWM波以及自己生成死区吗？这样看似更复杂的操作，究竟有没有去做的必要呢？其实，如果对电机效率要求高，就一定要能够自主控制每一个半桥的上下管的通断，并且死区时间需要自己控制。

举个例子，以下是单片机生成的两路互补PWM的波形：

就把黄色的那一路当成半桥中输出给下管的那一路，蓝色的当成输出给上管的那一路。首先我PWM配置的是10kHZ，死区时间设置的是1us。这个怎么配置等一下在下面细说，注意看示波器波形，中间的确是有1us左右的死区时间，原本黄线就是低电平状态，而与它互补的蓝线是高电平状态的，到了PWM周期将要结束的时候，也就是两路电平即将切换的时候，就会进入死区时间。而蓝黄两线都是低电平，意味着上下两管都不导通，而在这段死区时间内，其实覆盖了上管从打开到关闭的延迟时间的。那么我为什么要先介绍死区时间，就是因为我发现死区的这段时间，该半桥（也就是上下两管）是不工作的。如果死区时间过长，这会导致半桥工作效率降低，进而导致电机效率降低；而如果死区时间过短，甚至比上管从打开到关闭的延迟时间还要短，那么就会导致上管还没完全关闭，下管就已经打开了，这样就会使MOS直接烧毁。而如果是用那种只需要输入3路PWM就可以控制BLDC的电驱，由于它的死区是自动生成的，死区时间就一定是固定的，而为了保证这颗芯片的质量，这颗芯片的死区时间一定设置的是保守的，也就是说死区时间会偏长从而保证不出错，这其实在一定程度上影响了电机效率。

综上，如果既想要电机效率最大化，又要保证这个MOS是安全的，这个死区时间就一定要通过反复测试，从而得出最优死区时间。

接下来，我讲讲怎么配置STM32 CUBEMX，以及死区时间如何计算，来达到上下管都可以自主控制的效果。

1.配置PWM互补通道：

首先肯定要把chanel 1配置成PWM Genaration CH1 CH1N,然后强调一下，我这个示例是没用到电流环的，所以我PWM暂时不配置为中央对齐模式，因为电流是要在PWM中心采样比较稳定的。重点不在这，把PSC配置为0，ARR配置为16799，使最终PWM频率为10khz。然后这个CKD注意了，这个是选择几分频，而这个的配置是与死区时间有关的，它是在定时器始终频率的基础上继续分频，所以配置这个会影响最后死区时间的计算，我选择的是不分频。

然后就是刹车和死区配置这里，如果你不想要刹车的话，把BRK STATE直接保持默认的DISABLE就行，其他不用管。刹车主要的作用就是停止单片机继续输出该定时器的PWM的波行，进而使电机实现急停。而如果要用的话，不仅这里要勾选ENABLE，上面的activate-break-input也要勾选。通过右边的图可以看到，系统默认把PA6引脚设置为TIM1_BKIN了。BRK Polarity默认是高，也就是当我们给PA6输入高电平时会启动刹车功能，使电机实现急停。

接着是配置死区时间，第一个Automatic Output State是自动输出模式，这个与MOE也就是PWM的使能输出有关。如果把这个选项配置为ENABLE，就表示单片机会自动给MOE置1，也就是单片机会源源不断地发出互补PWM波，直到碰到刹车。而OSSR与OSSI，

我设置的是ENABLE。其实问题不大，因为我的定时器是一直在工作的，还有就是lock level，其实配置的是写保护的程度，选DISABLE也行。

接下里讲讲死区时间究竟要怎么计算：

首先，我们要先确定tDTS，从时钟配置那里确定，比如说我APB2 timer clocks是168MHZ，那么tDTS也就是这个的倒数，也就是1/168（如果死区是以us为单位，那么就是1/168而不是1/168M），接着确认你需要的死区时间，以us为单位。比如我想要死区1us，那么就令DT=1。从上图可以知道，里面有四个公式，你四个公式都试一试，指定有一个公式是可以的。这里我先提前解释一下，DTG[7:5]的意思是，取DTG这个数二进制的高三位，这个数总共有8位。那么表示DTG最大就不超过255。比如我们选择第二个公式，也就是四行中的第二行，已知Tdtg=2*tDTS=2*1/168=1/84，即DT*84=(64+DTG[5:0])。DT=1,因为我要让死区为1us。所以最后得出DTG[5:0]=20，而20对应2进制是0001 0100，DTG[5:0]不是要前六位吗（[5:0]就是要前6位的意思，我们取0001 0100中的01 0100。然后由于我们选的是第二个选项，所以要用第二个选项的条件，也就是DTG[7:5]=10x，把这个10拼到刚刚的01 0100就组成了1001 0100，再把1001 0100换算成十进制就是148（可以用电脑上自带的程序员计算器自己试试）。最后我们把这个148配置到CUBEMX上就大功告成了。