3. PWM触发与死区：定时器PWM输出配置、互补PWM与死区插入、PWM更新触发ADC采样
各位同学，咱们今天聊点实在的。PWM触发和死区配置，这玩意儿是电机控制的"心跳"。我见过不少新手，算法写得飞起，结果板子一上电，MOS管直接冒烟——多半就是死区没配好。嗯，咱们一步步来。
3.1 定时器PWM输出配置——从寄存器到波形
说白了，PWM输出就是让定时器的某个通道，在计数值匹配时翻转电平。我习惯用STM32的TIM1或TIM8来做电机控制，因为它们支持互补输出和刹车功能。
配置的核心就三步：
- 设定时器时钟和重装值——决定PWM频率
- 配通道模式——PWM1还是PWM2，极性高低
- 写比较寄存器——决定占空比
举个例子，我常用的配置代码片段：
// 以TIM1为例，输出50kHz PWM
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 1. 时基配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 不分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned1; // 中央对齐
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 720 - 1; // 72MHz / 720 = 100kHz? 不对，中央对齐要×2
// 实际频率 = 72MHz / (720 * 2) = 50kHz
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);
// 2. 通道配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 360; // 50%占空比
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);
// 3. 使能输出
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
我的小习惯：中央对齐模式（Center Aligned）比边沿对齐更适合FOC。为什么？因为中央对齐模式下，PWM的更新时刻正好在计数值的"谷底"和"峰顶"，这时候ADC采样噪声最小。我在项目里吃过亏，边沿对齐采样，结果电流波形毛刺多到没法看。
3.2 互补PWM与死区插入——别让MOS管"直通"
你想想看，一个桥臂上下两个MOS管，如果同时导通，电源直接短路——这就是"直通"（Shoot-through）。死区就是故意插入的一段"全关断"时间，让上下管安全切换。
互补PWM，就是同一个定时器通道，输出一对极性相反的波形。STM32的TIM1和TIM8自带死区插入硬件，咱们只需要配一个寄存器：
// 死区配置示例：插入1μs死区
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 72; // 72个时钟周期 = 1μs @72MHz
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure);
我曾经踩过的坑：死区不是越大越好！死区太大，波形失真，电流谐波增加，电机噪音大、发热严重。死区太小，又可能直通。我一般按经验公式来算：死区时间 ≥ MOS管关断延迟 + 开通延迟 + 2×驱动芯片延迟。比如IRFS3006这种大功率管，我通常设1.5~2μs。
互补PWM的波形关系，我画了张图帮你理解：
关键点：死区时间内，上下管都是关断状态。电流通过MOS管的体二极管续流。这段时间虽然会有损耗，但总比炸管子强。
3.3 PWM更新触发ADC采样——"同步"是FOC的灵魂
做FOC控制，电流采样时机非常关键。你想想看，如果PWM正在开关切换时去采电流，那噪声大得离谱。正确的做法是：在PWM的"安静时刻"触发ADC。
对于中央对齐模式，最干净的采样点有两个：
- 计数值到达"谷底"（下溢）——此时所有PWM通道都处于中间状态
- 计数值到达"峰顶"（上溢）——同上
我习惯用谷底采样，因为这时候电流刚好稳定。配置方法：
// 配置TIM1更新事件触发ADC
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1; // 或TIM1_TRGO
// 更常用的方式：用TIM1的TRGO触发
TIM_SelectOutputTrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update); // 更新事件作为触发输出
// ADC配置
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_TRGO;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_Rising;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
我的经验：采样窗口（Sampling Time）别设太短。我一般设到7.5个ADC时钟周期以上。太短了，采样电容充不满，采出来的电流值偏小，算出来的角度和转矩全错。有一次我排查了三天，最后发现是采样时间设成了1.5个周期——嗯，从那以后我再也不敢省这个参数了。
3.4 完整的触发时序——一张图说清楚
我把PWM、死区、ADC采样三者的时序关系画在一起，方便你理解：
3.5 避坑指南——我踩过的雷
| 常见问题 | 现象 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 死区过小 | MOS管发热严重，甚至炸管 | 加大死区，用示波器测上下管栅极波形，确保无交叠 |
| 死区过大 | 电机噪音大，电流波形畸变 | 在保证安全的前提下，逐步减小死区 |
| ADC采样时机不对 | 电流读数跳动，FOC控制不稳 | 改用PWM更新事件触发ADC，确保在"安静窗口"采样 |
| PWM频率与ADC采样率不匹配 | 控制周期混乱 | 确保ADC采样率 = PWM频率 × 采样点数（通常1~2点） |
我曾经犯过的错：有一次做高压电机驱动（380V），我偷懒把死区设成了0.5μs，觉得"应该没问题"。结果上电测试，刚转起来，砰的一声——MOS管炸了三个，PCB铜箔都烧断了。后来查原因，是驱动芯片的传播延迟比我想象的大，实际死区几乎为0。嗯，从那以后我养成了习惯：死区设好后，必须用示波器实测上下管栅极波形，确认没有交叠。
3.6 小结
这一章的内容，说白了就是三件事：
- PWM怎么配——频率、模式、极性
- 死区怎么插——互补输出、死区时间计算
- ADC怎么同步——PWM更新触发，找准采样窗口