デッドタイムの生成

高速 PWM 14

図

14-42:

センターアライン モードでのデュアル デッドタイムの波形

デッドタイム機能は、各

PWM

ジェネレータで別々に無効にできます。デッドタイム機能は、

DTC<1:0>

ビット

(PWMCONx<7:6>)

で制御します。

14.7.4 デッドタイム ジェネレータ

高速

PWM

モジュールの各相補出力ペアは、デッドタイムを挿入するために使う

12

ビットの 下りカウンタを備えています。各デッドタイム ユニットは、デューティサイクル コンペア出 力に接続された立ち上がりおよび立ち下がりエッジ検出器を備えます。エッジが検出されると、

立ち上がりか立ち下がりかに応じて、対応するデッドタイム タイマが一定の遅延時間を挿入 し、その後に相補出力の片方の信号が遷移します。

デッドタイム ロジックは

PWM

信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを監視します。

デッドタイム カウンタは、対応する

PWM

信号が非アクティブになるとリセットし、アクティ ブになるとカウントを始めます。デッドタイム ロジックは、選択された全ての

PWM

出力用信 号源を処理します。

デッドタイムは式14-6を使って計算できます。

式

14-6:

デッドタイムの計算

デッドタイム制御モードには

3

種類あります。それらの各モードについて説明します。

PWMxH PWMxL

PWMxH PWMxL

ALTDTRx

No dead time

Period Period

Positive dead time

ALTDTRx/2

Note:センターアライン モードでは2つのデッドタイム(DTRxとALTDTRx)を別々に設定できません。

センターアライン モードでは負のデッドタイムは使えません。

ALTDTRx, DTRx = FOSC

PWM Input Clock Prescaler Desired Dead Time *

14.7.4.1

正のデッドタイム

正のデッドタイムとは、PWMxHおよび

PWMxL

出力の両方がネゲートされている時間を意味 します。このモードは、現在

ON

中のパワー トランジスタを

OFF

にした後、一定時間が経過 してから別のパワー トランジスタを

ON

にする必要があるアプリケーションで使います。これ は「Break before Make」スイッチに相当します。エッジアライン モード

(CAM = 0)

で正のデッ ドタイム モードを選択した場合、PWMxH 出力のデッドタイムは

DTRx

レジスタで指定し、

PWMxL

出力のデッドタイムは

ALTDTRx

レジスタで指定します。センターアライン モードを

有効

(CAM = 1)

にした場合、デッドタイムは

ALTDTR

レジスタだけで指定します

(DTRx

レジ スタは無視されます

)。これらのモードを図

14-43と図14-44に示します。

図

14-43:

エッジアライン

/

相補モードでの正のデッドタイム

図

14-44:

センターアライン

/

相補モードでの正のデッドタイム

14.7.4.2

負のデッドタイム

負のデッドタイムとは、PWMxHおよび

PWMxL

出力の両方がアサートされている時間を意味 します。このモードは、パワー トランジスタのスイッチング時に電流が流れる経路を必要とす る電流供給トポロジで使います。これは「Make before Break」スイッチに相当します。エッジ アラインモードで負のデッドタイム モードを選択した場合、PWMxL出力の負のデッドタイム は

DTRx

レジスタで指定し、PWMxH出力の負のデッドタイムは

ALTDTRx

レジスタで指定し ます。センターアライン モードを有効

(CAM = 1)

にした場合、負のデッドタイムは使えません

(ALTDTRx

および

DTRx

レジスタは無視されます

)。このモードを図

14-45に示します。

図

14-45:

エッジアライン

/

相補モードでの負のデッドタイム

PWMxH PWMxL

Start of PWM Cycle

DTRx

PDCx or MDC

ALTDTRx

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

PWMxH PWMxL

Start of PWM Cycle

PDCx or MDC -ALTDTRx/2 Period Register (PTPER,

STPER or PHASEx)

ALTDTRx/2

Complete PWMxH and PWMxL Cycle

ALTDTRx/2 ALTDTRx/2 ALTDTRx/2

PWMxH

Start of PWM Cycle

PDCx or MDC

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

高速 PWM 14

14.7.4.3

デッドタイム補償

AC

モータ制御アプリケーションでは、

PWM

信号にデッドタイムを適用している時にトランジ スタは停止します。デッドタイム中、モータ電流はフリーホイール ダイオードを通して流れま すが、印加される電圧はゼロです。デッドタイム中に電圧が印加されないため、目標電圧波形 に歪みが生じ、結果としてモータ電流も歪みます。この歪みによりトルクが変動し、制御シス テムの安定性とモータの性能に影響します。

デッドタイム補償モードでは、外部信号

(DTCMPx)

を使ってデューティサイクルを変更する事 により、デッドタイムに起因するモータ電流の歪みを抑える事ができます。

デッドタイム補償モードは、DTC<1:0>ビット

(PWMCONx<7:6>)

で選択します。このモード を有効にすると、外部入力信号

(DTCMPx)

の状態に応じて、PDCxまたは

MDC

レジスタが指 定するデューティサイクル値に

DTRx

レジスタの値が加算または減算されます。ALTDTRxレ ジスタは、PWMxHと

PWMxL

の両方の出力信号に適用するデッドタイムを指定します。

デッドタイム補償は、相補

PWM

出力モードと正のデッドタイム モードを組み合わせた場合に のみ利用できます。負のデッドタイム モードまたは相補モード以外の

PWM

出力モードは、デッ ドタイム補償モードをサポートしません。

図

14-46:

エッジアライン モードでのデッドタイム補償

(DTCMPx

ピン = 0かつ

DTCP = 0、または、DTCMPx

ピン = 1かつ

DTCP = 1 )

PWMxH PWMxL

Start of PWM Cycle

PDCx

DTRx PDCx – DTRx

ALTDTRx = 0

PDCx – DTRx – ALTDTRx

ALTDTRx ALTDTRx

PWMxH PWMxL

PWMxH PWMxL

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

DTRx = 0 ALTDTRx = 0

DTR x 0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx

≠

0

≠

図

14-47:

エッジアライン モードでのデッドタイム補償

(DTCMPx

ピン = 1かつ

DTCP = 0

、または、DTCMPxピン = 0かつ

DTCP = 1 )

PWMxH PWMxL

Start of PWM Cycle

PDCx

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

DTRx PDCx + DTRx

ALTDTRx = 0

PDCx + DTRx – ALTDTRx

ALTDTRx ALTDTRx

PWMxH PWMxL

PWMxH PWMxL

DTRx = 0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx

≠

0

高速 PWM 14

図

14-48:

センターアライン モードでのデッドタイム補償

(DTCMPx

ピン =

0

かつ

DTCP = 0

、または、DTCMPxピン =

1

かつ

DTCP = 1 )

PWMxH PWMxL

Start of PWM Cycle

PDCx

DTRx

PDCx – DTRx

ALTDTRx = 0 PWMxH

PWMxL

PWMxH PWMxL

Period Register PHASEx

Complete PWMxH and PWMxL Cycle

ALTDTRx/2 ALTDTRx/2

PDCx – DTRx – ALTDTRx/2

DTRx = 0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

⁰

ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx

≠

0 ALTDTRx/2

図

14-49:

センターアライン モードでのデッドタイム補償

(DTCMPx

ピン =

1

かつ

DTCP = 0

、または、DTCMPxピン =

0

かつ

DTCP = 1 )

デッドタイム補償用の外部入力制御信号

(DTCMPx)

は、各デッドタイム期間の開始時にサンプ リングされます。このようなサンプリング処理により、デッドタイム生成処理中に制御信号は 一定に保持されます。

DTCMPx

信号によってデューティサイクルの変化方向

(

増加または減少

)

が決まります。増減幅は

DTRx

レジスタで指定します。

14.7.4.4

デッドタイムの無効化

デッドタイム ロジックは、各

PWM

ジェネレータで別々に無効にできます。デッドタイム機能 は

DTC<2:0>

ビット

(PWMCONx<7:6>)

で制御します。

DTRx = 0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx = 0

DTRx

≠

0 ALTDTRx

≠

0 PWMxH

PWMxL

Start of PWM Cycle

PDCx

DTRx PWMxH

PWMxL

PWMxH PWMxL

Period Register PHASEx

Complete PWMxH and PWMxL Cycle

ALTDTRx/2 ALTDTRx/2 PDCx + DTRx

-ALTDTRx/2

ALTDTRx/2 PDCx + DTRx

ALTDTRx = 0

高速 PWM 14 14.7.5 デッドタイム レジスタ

各デッドタイム ユニットが生成するデッドタイムの長さは、DTRxおよび

ALTDTRx

レジスタ で符合なし値を指定する事により設定します。最大動作クロック周波数

(

デューティサイクル 分解能 = TOSC

)

におけるデッドタイム分解能は

T

OSCです

(F

OSCが

140 MHz

の時に

7.14 ns)。

F

OSC

= 140 MHz

で動作している時の最大デッドタイム値は

(2

¹⁴

– 1)T

OSC

= 116.9 µs

です。

14.7.6 デッドタイムによる歪み

デューティサイクル値が

0%

または

100%

に近い場合、デッドタイムを有効にすると

PWM

信 号の挙動は非線形になります。デューティサイクル値がデッドタイムより小さい場合の

PWM

出力はゼロです。デューティサイクル値が

(100% – デッドタイム )

より大きい場合の

PWM

出 力は、デューティサイクルが

(100% – デッドタイム )

の時と同じです。

14.7.7 センターアライン モードにおけるデッドタイムの挿入

センターアライン モードで相補

PWM

を使う場合、デッドタイムの挿入には

ALTDTRx

レジス タだけを使います。デッドタイムを挿入した

PWM

波形を図14-50に示します。

図

14-50:

センターアライン モードでの正のデッドタイムの挿入

PWMxH

PWMxL Start of PWM Cycle

PDCx or MDC - ALTDTRx/2

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

ALTDTRx/2

Complete PWMxH and PWMxL Cycle

ALTDTRx/2 PDCx or MDC

Period Register (PTPER, STPER or PHASEx)

0

ALTDTRx/2

ドキュメント内 dsPIC33E FRM - Section #. Title (ページ 76-84)