基于Actel FPGA的PWM IP的應用

　　脈沖寬度調(diào)制(PWM)是英文“Pluse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，根據(jù)相應的載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，廣泛應用于測量、通信、功率控制與變化等許多領域。

　　Actel公司免費提供PWM IP核：CorePWM。CorePWM是基于APB總線形式的，它的優(yōu)點是可以連接到Core8051或者是CortexM1處理器上，方便用戶進行SoC設計，本文將主要介紹CorePWM的原理與應用。

　　1. CorePWM介紹

　　(1) PWM的控制方法

　　采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，效果基本相同。PWM控制技術就是以該結(jié)論為理論基礎，對半導體開關器件的導通和關斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

　　現(xiàn)在，PWM控制技術主要有8種，分別為：相電壓控制PWM、線電壓控制PWM、電流控制PWM、空間電壓矢量控制PWM、矢量控制PWM、直接轉(zhuǎn)矩控制PWM、非線性控制PWM和諧振軟開關PWM。

　　在這里要重點介紹一下相電壓控制PWM中的等脈寬PWM法。VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)裝置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技術來實現(xiàn)的，其逆變器部分只能輸出頻率可調(diào)的方波電壓而不能調(diào)壓，等脈寬PWM法正是為了克服PAM法的這個缺點發(fā)展而來的，是PWM法中最為簡單的一種，它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為PWM波，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化，相對于PAM法，該方法的優(yōu)點是簡化了電路結(jié)構，提高了輸入端的功率因數(shù)，但同時也存在輸出電壓中除基波外，還包含較大的諧波分量。

　　如圖 1所示為等脈寬PWM波。該PWM的高低電平分別為VH和VL，理想的情況VL等于0，但實際應用中一般不等于0，這也是實際應用中產(chǎn)生誤差的一個重要原因。