芯耀
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1、引言
采用 LLC 功率拓撲的變換器需要采用 PFM(Pulse Frequency Modulation)控制方式完成環(huán)路控制，由于開關頻率變化范圍寬，在高頻段無法完成單開關周期控制，所以一般的做法是將環(huán)路算法的運行頻率和開關頻率解耦，即環(huán)路算法運行頻率不與開關頻率關聯(lián)，而是以一個定頻的方式運行并按照環(huán)路計算結果進行開關頻率的更新。由于環(huán)路算法運行頻率與開關頻率不同步，經(jīng)常會出現(xiàn)當向定時器的多個寄存器進行寫入操作中發(fā)生了更新事件，出現(xiàn)部分寄存器更新延遲，從而導致 PWM 波形異常，嚴重時上下橋臂功率管直通損壞。
2、寄存器更新問題的產(chǎn)生
寄存器更新延時的產(chǎn)生原理如下圖所示，環(huán)路算法定時運行，圖形上脈沖表示環(huán)路算法此時正在進行寄存器寫入操作，如果在所有寄存器寫入操作還未完成的時候發(fā)生了更新事件(比如定時器周期事件)，在使能了預加載功能的情況下，此時會造成更新事件前寫入的寄存器值立即生效，而更新事件后寫入的寄存器值需要延遲到下次更新事件才生效，這種情況下可能導致定時器所產(chǎn)生的 PWM 輸出波形異常。
3、解決方法
為了解決以上描述中的寄存器更新問題，在高精度定時器中有個專門的寄存器位 MUDIS 和TxUDIS(x=A/B/C/D/E/F)來控制更新操作的使能與屏蔽，且所有位都在同一個寄存器中，在軟件中可以通過一個操作同時完成所有內部定時器更新操作的使能/屏蔽。
另外，在無法屏蔽的更新操作的情況下，則需要選擇合適的時間點進行寫寄存器操作，以防止寫操作未完成就發(fā)生了更新事件。比如在寫寄存器操作前讀取定時器計數(shù)器的值并與當前的周期值進行比較(周期事件觸發(fā)寄存器更新操作)，只有當時間間隔確保能夠完成所有寫寄存器操作的情況下，才進行寫操作，否則放棄在本計數(shù)周期內更新。
也可以選擇再使能一個高優(yōu)先級中斷，比如周期中斷，在算法中斷服務程序中完成寄存器值的計算后，再開啟周期中斷，待下一個周期中斷來到時，在周期中斷中進行寄存器寫操作，完成后再將周期中斷關閉，基本流程如下：
算法中斷服務程序—>計算寄存器值—>使能周期中斷
周期中斷服務程序—>寄存器寫操作—>關閉周期中斷
按照以上的思路，一個實際的更新示例如下，C1 和 C2 為 LLC 半橋變換器驅動波形，C4 的脈沖表示進入了環(huán)路算法中斷，在完成環(huán)路運算后使能定時器周期中斷，C3 的脈沖表示進入定時器周期中斷進行寄存器寫操作，完成后屏蔽定時器周期中斷。每次頻率修改，PWM 輸出正常，沒有出現(xiàn)異常。
4、小結
本文介紹了在 PFM 控制模式下定時器寄存器更新存在的問題和產(chǎn)生的原因，在高精度定時器中可以使用更新操作的使能與屏蔽來避免該問題，同時給出了在不屏蔽更新操作的情況下如何通過選擇合理時間點和使用中斷方式進行定時器寄存器寫入操作的方案，讓所有寄存器能夠同時完成更新，保證 PWM 輸出波形的正常。
