談及電動汽車，就離不開PWM波（Pulse Width Modulation）。作為汽車動力域/電源域的核心，如何輸出穩(wěn)定、高質(zhì)量的PWM波一直是行業(yè)關(guān)注的重點。而博世的GTM作為市場上競爭力最強(qiáng)的IP之一，提供了豐富且多樣的PWM輸出功能，為國內(nèi)外多家車規(guī)級半導(dǎo)體公司和OEM廠商提供了先進(jìn)的解決方案。

本文將圍繞博世最新一代GTM IP，介紹其在電動汽車領(lǐng)域PWM波生成的應(yīng)用。

01基礎(chǔ)PWM波和PCM波生成

GTM支持通過 TOM、ATOM 和 TIO 模式生成PWM波，并可控制占空比、周期以及極性，滿足多種應(yīng)用需求。

GTM可以生成多種類型的PWM波：

邊緣對齊PWM波

其中包含了左對齊即PWM 的上升沿與周期的開始對齊，以及右對齊即PWM 的下降沿與周期的結(jié)束對齊。通過正確配置后能夠得到如下圖所示左對齊PWM波以及右對齊PWM波。

中央對齊PWM波

即PWM 的上升沿和下降沿到周期中心的距離相同。通過正確配置后能夠得到如下圖所示為初始電平（極性）為高的中央對齊PWM波示例。

周期邊界內(nèi)的移位 PWM波

下圖所示為使用右移位示例，其中右移： ATOM_OUT(0)表示標(biāo)準(zhǔn) PWM，ATOM_OUT(1)表示移位 PWM。

對于PCM（Pulse Count Modulation）波的生成，可以使用TOM和ATOM模塊進(jìn)行實現(xiàn)。如下圖所示，通過精確計數(shù)生成指定數(shù)量的脈沖序列，PCM波在這段時間內(nèi)周期均勻分布，而且其占空比總和為其相對應(yīng)的PWM波的一個占空比總和。如下圖所示例為不同占空比的 PWM波和其對應(yīng)的PCM波。

02高分辨率 PWM波生成

GTM支持生成高精度的PWM波。GTM可以使用TOM和ATOM根據(jù)Cluster的時鐘頻率將PWM波生成的分辨率最高提高32倍，非常適合充電等需要精確控制電壓或電流的應(yīng)用場景。例如ATOM模塊在200 MHz 的Cluster時鐘上運(yùn)行，此時可以將每個計數(shù)器刻度的分辨率分為5 ns，其中再分為32個微步長即5 ns/32= 0.156 ns。最終能夠獲得最小的一個邊沿的分辨率為 0.156 ns，從而得到高精度分辨率的PWM波。

03PWM生成的特別場景

GTM支持生成在整個周期內(nèi)保持恒定的信號電平的PWM波。如下圖所示分別為0%和100%占空比的輸出，并且可以自由切換。

04多通道同步的PWM波

GTM支持生成多通道同步輸出的PWM波。對于許多應(yīng)用，例如電機(jī)控制，必須同步多個PWM輸出。在這種情況下，GTM能夠?qū)崿F(xiàn)最多可在一個模塊內(nèi)同步輸出16個PWM，并且在一個Cluster內(nèi)同步輸出36 個PWM波（TOM模塊16個通道，ATOM模塊8個通道，TIO (default) 模塊8個通道）。如下圖所示。

05使用DTM實現(xiàn)帶死區(qū)時間的PWM波

GTM支持使用DTM模塊產(chǎn)生帶死區(qū)時間（deadtime）的PWM波。這種方式能夠?qū)⒀舆t邊緣進(jìn)行延長/縮短，或者屏蔽脈沖。利用死區(qū)時間能夠避免短路風(fēng)險。

06使用DTM實現(xiàn)PWM波快速關(guān)斷功能

GTM支持使用DTM模塊實現(xiàn)快速關(guān)斷（fast shutoff）功能。根據(jù)所選事件將DTM模塊的輸出設(shè)置為指定電平，能夠在緊急情況或者是應(yīng)用中檢測到錯誤時確保輸出立即切換到安全狀態(tài)。

以上這些功能可以根據(jù)用戶實際需求來進(jìn)行組合實現(xiàn)。例如，支持實現(xiàn)帶多通道同步和支持死區(qū)時間的高分辨率PWM波輸出。這些功能都能夠極大的支撐GTM在如今的電動汽車中的應(yīng)用，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電動汽車的電源轉(zhuǎn)換控制/電機(jī)控制/逆變器控制等領(lǐng)域。