基于C8051的软开关用移相PWM的实现

　来源：21IC中国电子网 作者：四川大学 陆冬良 张代润
摘要：通过C8051单片机的可编程计数器列阵PCA来实现软开关用移相PWM触发脉冲，实验结果表明通过此法产生的PWM波调试方便，运行可靠，可应用于多种软开关电路中。
关键词：软开关；移相PWM：C8051
0 引言
软开关技术近年来已经得到了深入，广泛的研究并且发展迅速。但在各种软开关电路中，使开关管实现软开关的触发脉冲比较特殊：例如在典型的Boost ZCT—PWM电路[1]中，主开关管的触发脉冲超前于辅助开关管的触发脉冲，两者虽然频率相同，但占空比不同。在实验中发现，利用Cvgnal公司的C8051F系列单片机可以方便地产生此种软开关用的、多路占空比不等的移相PWM脉冲。
1 C805lF系列单片机可编程计数器阵列PCA简介
图1为PCA原理框图，以C8051F040为例，PCA包含1个专用的16位计数器／定时器和6个16位捕捉／比较模块。从图1中可见，16位PCA专用计数器／定时器的时基信号可有多种选择，可通过配置相关的系统控制器的特殊功能寄存器(SFR)来实现。每个捕捉／比较模块有自己的I／O线CEXn，可通过配制交叉开关寄存器(XBR。)将每个模块的I／O线连接到端口I／0；每个模块都可配制为独立工作，有4种工作方式：边沿触发捕捉方式、软件定时器比较方式、高速输出和脉宽调制器。本文中产生多路占空比不等的移相PWM是使用了捕捉／比较模块的高速输出工作方式，其原理如图2所示。


PCAOL和PCAOH分别为系统16位PCA计数器／定时器的低8位和高8位，PCAOCPLn和PCAOCPHn分别为捕捉／比较模块寄存器低8位和高8位。在高速输出方式下，配制模块工作方式的寄存器PCA0CPM值如图2中所示。当系统PCA计数器／定时器与模块寄存器值发生匹配时，模块的CEXn引脚上的逻辑电平将发生变化，如果将相应模块的I／0线CEXn连接到端口I／0，单片机相应端口输出电平即发生变化，这就可实现PWM脉冲的高、低电平输出。每个模块的工作是单独进行的，需要的CPU干预较少，这就可同时输出多路PWM。

控制寄存器PCAOCN中，CF是当PCA计数器／定时器溢出时，由硬件置位，如CF中断被允许则此时CPU转向CF中断服务程序，该位只能由软件清零。CR置1是允许PCA计数器／定时器工作，置O是禁止。CCF0～CCF5是模块捕捉比较标志，当匹配发生时，该位由硬件置位，如CCF中断被允许则此时CPU转向相应CCF中断服务程序，该位只能由软件清零。

可见要产生多路移相PWM，可允许多个捕捉／比较模块同时工作，当发生匹配即电平转换时，允许CPU转向CCF中断服务程序，在中断服务程序中，将相应的数值偏移量与寄存器PCAOCPLn和PCAOCPHn值相加，这一数值偏移量便决定了下一次匹配的时间，PWM的高、低电平脉宽便由各自相应的数值偏移量决定。
2 软件系统设计及编程语言的选择
系统主程序框图如图3所示。

在针对具体电路应用时，须加入主开关管PWM触发脉冲调节子程序，根据输出电压采样反馈来调节其占空比以保证输出电压稳定。在选择编程语言时，同时用C51和汇编语言来产生2路移相PWM，并作了比较。比较如下：设定开关频率为20kHz，主开关管触发脉冲占空比为50％，辅助管为20％并滞后于主开关管2lμs开通。进入CCF中断服务程序后，CPU进行捕捉／比较模块寄存器偏移量计算时，以模块0计算主开关管高电压脉宽偏移量为例，C51语句为：
tempI=(PCA0CPH0《8)lPCA0CPLO；／／取寄存器当前值
temp1 =0x0271： ／／上升沿，加上高电压脉宽
PCA0CPLO=(0Xff