基于A(yíng)ctel FPGA的PWM IP的應用

　　脈沖寬度調制(PWM)是英文“Pluse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬調制。它是利用微處理器的數字輸出來(lái)對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，根據相應的載荷的變化來(lái)調制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現開(kāi)關(guān)穩壓電源輸出晶體管或晶體管導通時(shí)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(shí)保持恒定，廣泛應用于測量、通信、功率控制與變化等許多領(lǐng)域。

　　Actel公司免費提供PWM IP核：CorePWM。CorePWM是基于A(yíng)PB總線(xiàn)形式的，它的優(yōu)點(diǎn)是可以連接到Core8051或者是CortexM1處理器上，方便用戶(hù)進(jìn)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(gè)重要結論：量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節上時(shí)，效果基本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結論為理論基礎，對半導體開(kāi)關(guān)器件的導通和關(guān)斷進(jìn)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(lái)代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規則對各脈沖的寬度進(jìn)行調制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

　　現在，PWM控制技術(shù)主要有8種，分別為：相電壓控制PWM、線(xiàn)電壓控制PWM、電流控制PWM、空間電壓矢量控制PWM、矢量控制PWM、直接轉矩控制PWM、非線(xiàn)性控制PWM和諧振軟開(kāi)關(guān)PWM。

　　在這里要重點(diǎn)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(shù)來(lái)實(shí)現的，其逆變器部分只能輸出頻率可調的方波電壓而不能調壓，等脈寬PWM法正是為了克服PAM法的這個(gè)缺點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的，是PWM法中最為簡(jiǎn)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(guò)改變脈沖列的周期可以調頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調變化，相對于PAM法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了電路結構，提高了輸入端的功率因數，但同時(shí)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(shí)際應用中一般不等于0，這也是實(shí)際應用中產(chǎn)生誤差的一個(gè)重要原因。