前述文章中，我們討論了數(shù)字控制芯片dsPIC33C的PWM模塊的內(nèi)部運(yùn)行模式，本文我們接著討論這個(gè)芯片PWM的I/O輸出模式，它是控制PWMxH和PWMxL的pin上信號(hào)電平的行為。一般來(lái)說(shuō)，每一個(gè)PWM的輸出模式，可以設(shè)置為三種輸出模式中的一種，如下圖1所示，

圖1 PWM模塊I/O輸出模式

值得注意的是，PWM模塊的輸出模式和PWM模塊的內(nèi)部運(yùn)行模式，二者是相互獨(dú)立的關(guān)系。

三種輸出模式，分別為互補(bǔ)模式輸出，它也是默認(rèn)的輸出模式，以及獨(dú)立的輸出模式，推挽的輸出模式等。

圖2 PWM控制寄存器PGxCONL

圖3 PWM運(yùn)行模式配置寄存器位

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)上述PGxCONL控制寄存器設(shè)定相應(yīng)PWM模塊的內(nèi)部運(yùn)行模式。

圖4 PWM控制寄存器PGxIOCONH

圖5 PWM產(chǎn)生器輸出模式選擇位

這里，通過(guò)圖4中的控制寄存器PGxIOCONH的相應(yīng)位PMOD來(lái)設(shè)定其輸出I/O的模式

一.互補(bǔ)模式的行為描述

圖6 互補(bǔ)模式的波形示例

互補(bǔ)模式是比較常見(jiàn)的波形輸出形式，比如同步整流buck電路或者同步整流boost電路等。由于在互補(bǔ)模式中，可以通過(guò)PGxDT設(shè)定死區(qū)，所以兩個(gè)pin上的PWM信號(hào)是不會(huì)同時(shí)有效的，這樣就避免了輸入或者輸出電壓對(duì)GND直通等問(wèn)題。

PWMxH和PWMxL的輸出也是可以被外部硬件信號(hào)或者軟件改寫的，但是這個(gè)改寫如果和互補(bǔ)關(guān)系相沖突的話，是不允許發(fā)生的。另外，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)也是無(wú)法插入其它事件的。具體來(lái)說(shuō)，硬件的事件也可以讓PWM輸出pin立即變?yōu)闊o(wú)效，但是這時(shí)候，如果死區(qū)還沒(méi)有結(jié)束，那么這個(gè)pin的輸出不會(huì)變?yōu)橛行?。以下有一些硬件或者軟件的改寫狀態(tài)設(shè)置。

圖7 PWMxH和PWMxL的硬件或者軟件改寫

從上圖可以看出，PWM pin的輸出改寫包括三種PCI事件，及debugger停止?fàn)顟B(tài)的設(shè)置，及軟件改寫，或者PWMxH和PWMxL的交換。

圖8 PWM 互補(bǔ)模式下的PWM PIN改寫行為的信號(hào)鏈

從圖上看，首先是pin SWAP操作起作用，然后是pin的驅(qū)動(dòng)有效行為，接著是死區(qū)控制。這種方式的安排，可以讓無(wú)效狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)高于SWAP和有效需求，最后再把極性控制施加在輸出端。這里需要注意，極性控制是最后加在PWM輸出端控制的。

圖9 互補(bǔ)模式的改寫行為

可以通過(guò)以上表格來(lái)確定不同改寫行為對(duì)應(yīng)的PWMxH和PWMxL的輸出。注意，在這個(gè)表格中，有效狀態(tài)是1，無(wú)效狀態(tài)是0，x代表不在乎這個(gè)pin的狀態(tài)，~PWM表示PWM的互補(bǔ)狀態(tài)。

二.獨(dú)立輸出模式的行為描述

接下來(lái)，我們討論一下獨(dú)立模式輸出。這種模式下在芯片內(nèi)部，PWM產(chǎn)生器的輸出是同時(shí)連接在PWMxH和PWMxL的pin上的，二者輸出信號(hào)是一樣的，所以一般情況下只需要PWMxH就可以了，將PWMxL的輸出disable后，PWMxL可以作為GPIO pin或者其它外設(shè)的輸出來(lái)使用。

根據(jù)前述文章，PWM的運(yùn)行模式和PWM的I/O輸出模式是相互配合使用的，當(dāng)PWM運(yùn)行模式設(shè)置為PWM邊沿獨(dú)立雙輸出模式時(shí)，而I/O輸出模式為獨(dú)立輸出模式時(shí)，則PWMxH和PWMxL的輸出是完全獨(dú)立的兩個(gè)PWM信號(hào)。由于PWMxH和PWMxL完全獨(dú)立，所以此時(shí)沒(méi)有死區(qū)的概念，對(duì)PWMxH和PWMxL的輸出狀態(tài)沒(méi)有什么限制，二者都可以被硬件或者軟件改寫。

圖10 獨(dú)立邊沿雙輸出加獨(dú)立輸出模式

獨(dú)立雙輸出模式的輸出波形寄存器設(shè)置，請(qǐng)參考前述文章，數(shù)字控制芯片dsPIC33C的PWM運(yùn)行模式簡(jiǎn)析 ,這里不再多說(shuō)。

三．推挽模式輸出

推挽模式實(shí)際上類似于獨(dú)立邊沿模式，但是推挽模式會(huì)將所定義的周期和占空比對(duì)應(yīng)的波形重復(fù)兩次分別輸出在PWMxH和PWMxL上，重復(fù)的起點(diǎn)是SOC觸發(fā)（Start of Cycle）信號(hào)發(fā)出的時(shí)刻。EOC中斷事件和數(shù)據(jù)寄存器更新事件是在第二次的PWM結(jié)束后才進(jìn)行。

圖11 推挽模式PWM輸出

由于PWM timer需要分別匹配PWMxH和PWMxL的信號(hào)，所以PWM timer也是重復(fù)兩次計(jì)時(shí)，從中可以看出，PWM的數(shù)據(jù)Buffer更新，也是在兩次PWM信號(hào)結(jié)束后才進(jìn)行，EOC中斷也是如此。

基于推挽模式的特點(diǎn)，它一般用于有變壓器的拓?fù)鋺?yīng)用，通過(guò)推挽信號(hào)輸入可以確保在變壓器兩個(gè)方向上，施加對(duì)稱的占空比，因此可以確保沒(méi)有直接磁偏。值得注意的是，推挽模式電路中，可以通過(guò)STEER bit來(lái)確定是處在哪一個(gè)PWM timer的計(jì)時(shí)范圍內(nèi)。具體來(lái)說(shuō)STEER為0時(shí)處在第一個(gè)PWM時(shí)間內(nèi)，STEER為1時(shí)，處在第二個(gè)PWM時(shí)間內(nèi)。

在推挽模式中，不像互補(bǔ)模式可以設(shè)置死區(qū)，但是在推挽模式中，可以通過(guò)對(duì)PGxphase的設(shè)置，或者對(duì)最大Duty的限制可以避免PWMxH和PWMxL的直通短路。

圖12 中心對(duì)稱模式和推挽輸出模式的結(jié)合

當(dāng)采用中心對(duì)稱模式作為PWM運(yùn)行模式時(shí)，輸出為推挽模式輸出時(shí)，那么PWM timer會(huì)重復(fù)四次得到一個(gè)完整的PWM波形驅(qū)動(dòng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的EOC事件中斷，和Buffer寄存器更新也是4次PWM Timer才進(jìn)行一次，因此，這種情況下，可以在改變脈沖之前在PWMxH和PWMxL上得到相同的脈沖。

對(duì)雙邊沿中心對(duì)齊模式的單更新模式（MODSEL=0b110），也是相同的情況。雙邊沿中心對(duì)齊模式可以參考前述文章，數(shù)字控制芯片dsPIC33C的PWM運(yùn)行模式簡(jiǎn)析 ，這里不多說(shuō)了。

圖13 中心對(duì)齊模式加推挽輸出模式

注意在這種模式配合下，本身中心對(duì)齊模式中有一個(gè)標(biāo)志位CHALF表示中心對(duì)齊模式的上升PWM timer還是下降部分的PWM timer，而在推挽模式下有STEER標(biāo)志位，表示PWM輸出pin處在PWMxH還是PWMxL輸出部分，這兩個(gè)標(biāo)志需要區(qū)分開(kāi)來(lái)。總的來(lái)說(shuō)，四次PWM timer會(huì)發(fā)生一次EOC中斷和Buffer寄存器更新。

圖14 雙邊沿雙更新或者雙更新中心對(duì)齊加推挽輸出

在中心對(duì)齊模式雙更新，或者雙邊沿中心對(duì)齊模式雙更新模式時(shí)，將PWM I/O設(shè)為推挽模式時(shí)，每一次PWM timer都可以產(chǎn)生一次PWM的EOC中斷及buffer更新，這樣可能導(dǎo)致中心對(duì)齊模式的上升部分和下降周期部分的不對(duì)稱性，但是可以及時(shí)更新脈沖寬度，減小控制延時(shí)。如圖14所示。

在推挽模式下或者獨(dú)立輸出模式下，PWMxH和PWMxL的狀態(tài)沒(méi)有什么實(shí)際上的限制，可以通過(guò)軟件或者硬件改寫的方式，將輸出設(shè)為都有效，這是取決于外部電路需要的。但是在進(jìn)行推挽輸出的更新時(shí)需要注意，由于外部電路的需要，PWMxH和PWMxL往往需要對(duì)稱的脈沖避免磁偏，那么盡可能在推挽模式PWMxH和PWMxL的脈沖都輸出后，再進(jìn)行改寫。

當(dāng)采用硬件PCI更新時(shí)，可以考慮將STEER信號(hào)作為事件輸出，然后輸入給PCI邏輯，此時(shí)就可以決定什么時(shí)候才更新。

圖15 推挽模式下的SWAP和改寫信號(hào)流

同樣的，可以根據(jù)圖15來(lái)了解推挽模式下的信號(hào)輸出流程，可以看到輸出極性還是放在最后，而SWAP還是放在最前面。

圖16 推挽和獨(dú)立輸出模式下改寫和SWAP行為

類似于互補(bǔ)模式，在推挽模式下，可以通過(guò)上述表格來(lái)決定PWMxH和PWMxL的輸出信號(hào)狀態(tài)。

這里給大家一個(gè)示例，當(dāng)采用推挽模式輸出時(shí)，由于PGxPER的限制，PWMxH和PWMxL的輸出占空比是50%，當(dāng)希望實(shí)現(xiàn)某一個(gè)PWM產(chǎn)生器的PWMxH和PWMxL的脈沖既滿足錯(cuò)相180C，且占空比又能夠大于50%，則可以考慮用PWM1觸發(fā)PWM4，同時(shí)將PWM4H通過(guò)PPS映射到PWM1L上，那么此時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的PWM1H和PWM1L即可以滿足大于50%的占空比，又滿足錯(cuò)相180C的要求。

圖17 PWM4H的PPS映射

圖18 PWM1和PWM4組成的錯(cuò)相且占空比大于50%的驅(qū)動(dòng)波形

圖19 PWM1和PWM4組成的錯(cuò)相且占空比大于50%的驅(qū)動(dòng)波形（放大）

上述波形中CH1-PWM1H,CH2-PWM4H(PWM1L),CH3-PWM4H,CH4-PWM4L,其中CH2是PWM4H映射到PWM1L上的波形，PWM1和PWM4均為獨(dú)立邊沿模式運(yùn)行，且I/O獨(dú)立模式輸出，PWM1H在1/2周期觸發(fā)PWM4H。

總結(jié)，雖然在MPLAB XIDE的MCC配置中，PWM運(yùn)行模式和PWM輸出模式就只是簡(jiǎn)單的兩個(gè)選項(xiàng)，但是深刻理解二者的運(yùn)行原理，對(duì)解決一些問(wèn)題很有幫助。