4. 传热学基础

PWM驱动，说白了就是让微控制器输出一串宽度可调的脉冲。压缩机调速、电子风扇无级变速，全靠它。我刚开始做这个的时候，以为配个定时器、设个占空比就完事了。结果电机嗡嗡叫，管子烫得能煎鸡蛋……嗯，后来才明白，频率选不对、死区没设好，系统根本跑不稳。

4.1 定时器配置：PWM的“心脏”

绝大多数MCU都用高级定时器（如STM32的TIM1/TIM8）来生成PWM。为什么？因为这类定时器有互补输出、刹车功能和死区插入硬件，专门为电机控制设计的。

配置步骤其实不复杂，我一般按这个顺序来：

1. 时钟使能：打开定时器时钟和GPIO时钟。
2. GPIO复用：把引脚设为复用推挽输出，注意查数据手册里的AF号。
3. 时基结构体：设置预分频器(PSC)、自动重装载值(ARR)、计数模式。
4. 输出比较结构体：选择PWM模式1或2，设置极性、使能输出。
5. 死区配置：在刹车和死区结构体里填死区时间。
6. 启动：使能预装载、生成更新事件、使能定时器。

举个例子，我用STM32G4做压缩机驱动，主频170MHz，想要25kHz的PWM：

// 时基配置
TIM_TimeBaseInitTypeDef tim_base = {0};
tim_base.Prescaler = 0;          // 预分频1分频
tim_base.Period = 6800 - 1;      // ARR = 6799
tim_base.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1; // 中央对齐模式
// 频率 = 170MHz / 1 / 6800 = 25kHz

// 输出比较配置
TIM_OCInitTypeDef tim_oc = {0};
tim_oc.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
tim_oc.Pulse = 3400;             // 50%占空比
tim_oc.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
tim_oc.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
tim_oc.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
tim_oc.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;

4.2 频率选择：为什么是25kHz？

很多人问我：“为什么压缩机PWM频率选25kHz，而不是10kHz或50kHz？”

我做过对比测试，给你列个表：

频率范围	优点	缺点	适用场景
1kHz ~ 5kHz	开关损耗低	人耳可听噪声大，电机振动明显	老式交流压缩机
10kHz ~ 20kHz	噪声开始减小	铁损增加，驱动IC发热	部分直流无刷风扇
25kHz	人耳听不到，损耗适中	对MCU定时器精度要求略高	压缩机、电子风扇主流选择
40kHz ~ 100kHz	电流纹波极小	开关损耗大，驱动芯片贵	高精度伺服、医疗泵

25kHz这个值，其实是行业多年摸索出来的平衡点。人耳听觉上限约20kHz，25kHz完全听不到“滋滋”声。同时，IGBT和MOSFET在这个频率下开关损耗可控，不用加太大的散热器。

4.3 死区时间设置：防止“直通”的保命符

死区时间，就是上下桥臂同时关断的那段空白期。没有它，一个管子还没关断，另一个就导通了——瞬间短路，电流飙升，管子直接炸掉。

我见过最惨的一次，实习生把死区设成0，上电瞬间IGBT炸了三个，PCB铜箔都烧断了。嗯，那场面，终身难忘。

死区时间怎么算？主要看三个因素：

• 开关器件关断延迟：IGBT一般几百ns，MOSFET几十ns。
• 驱动芯片传输延迟：光耦隔离驱动通常100~500ns。
• 温度漂移：高温下关断时间会变长，留20%~30%余量。

我常用的经验公式：

实际配置时，STM32的死区时间由DTG寄存器控制：

// 刹车和死区配置
TIM_BDTRInitTypeDef tim_bdtr = {0};
tim_bdtr.OSSR = TIM_OSSR_ENABLE;      // 运行模式关断状态
tim_bdtr.OSSI = TIM_OSSI_ENABLE;      // 空闲模式关断状态
tim_bdtr.LOCK = TIM_LOCKLEVEL_1;      // 保护等级
tim_bdtr.DTG = 90;                    // 死区时间 = 90个时钟周期
// 时钟周期 = 1/170MHz ≈ 5.88ns
// 死区时间 = 90 × 5.88ns ≈ 530ns
tim_bdtr.BKP = TIM_BKP_ENABLE;        // 刹车输入使能
tim_bdtr.BKE = TIM_BKE_ENABLE;
tim_bdtr.AOE = TIM_AOE_ENABLE;

4.4 知识体系总览

下面这张图，把PWM驱动开发的三个核心模块串起来了：

4.5 调试实战：示波器上看什么？

配置写完了，怎么验证对不对？我一般用双通道示波器看三样东西：

1. 频率是否准确：测PWM输出引脚，看周期是不是40μs（25kHz）。
2. 死区时间：同时看上下桥臂的驱动波形，放大到ns级，测量两路都低电平的时间。
3. 占空比线性度：从0%到100%扫一遍，看实际占空比和设定值是否一致。