PWM死区互补原理初识

📅 2026/7/12 4:57:25 👁️ 阅读次数 📝 编程学习
PWM死区互补原理初识

1. PWM互补输出

在半桥 / 全桥 / H桥拓扑中,高侧和低侧功率管需要互补驱动(一个导通时另一个必须关断)。但由于器件存在关断延迟和驱动电路传播延迟,如果直接互补切换,上下管会有一小段时间同时导通,导致器件烧坏。

半桥电路典型结构(常见于Buck、电机驱动下半桥等):

全桥(H桥)电路典型结构(电机正反转):

全桥驱动桥包含四个功率开关,可以提供正向和反向电流

  • 上管PWM:控制高压侧开关

  • 下管PWM:控制低压侧开关

方式一:双极性驱动
  • 使用一对互补的PWM信号(PWM 和 ~PWM)。

  • Q1 和 Q4

    接同一个PWM信号(对角线同步)。

  • Q2 和 Q3

    接PWM的互补信号(~PWM)。

  • 电机两端电压在+Vbus 和 -Vbus之间高速切换。

方式二:单极性驱动

这是目前大多数高效H桥方案采用的方式。

  • Q1

    = 固定ON(或低频PWM)

  • Q4

    = 高频PWM(占空比D控制速度)

  • Q2 = Q3

    = 固定OFF

  • 当Q4导通时:电机电压 ≈ +Vbus

  • 当Q4关断时:电机电感电流通过Q1(或Q3的体二极管)续流 →慢衰减模式

2. 死区是什么?为什么需要它?

死区就是在互补PWM切换时刻,故意插入一段两路都为低(截止)的时间。让前一个管子完全关断后再打开下一个。

3. 互补带死区的波形分析

下面这几张图能直观看到死区如何插入:

经典互补PWM带死区波形:

更清晰的时序图(STM32风格),注意死区标注:

在死区期间,感性负载电流通过体二极管续流,所以要关注二极管的反向恢复时间(trr)。