談及電動(dòng)汽車(chē)，就離不開(kāi)PWM波（Pulse Width Modulation）。作為汽車(chē)動(dòng)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(diǎn)。而博世的GTM作為市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的IP之一，提供了豐富且多樣的PWM輸出功能，為國(guó)內(nèi)外多家車(chē)規(guī)級(jí)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(dòng)汽車(chē)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(guò) 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(duì)齊PWM波

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

中央對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)于PCM（Pulse Count Modulation）波的生成，可以使用TOM和ATOM模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。如下圖所示，通過(guò)精確計(jì)數(shù)生成指定數(shù)量的脈沖序列，PCM波在這段時(shí)間內(nèi)周期均勻分布，而且其占空比總和為其相對(duì)應(yīng)的PWM波的一個(gè)占空比總和。如下圖所示例為不同占空比的 PWM波和其對(duì)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(shí)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(chǎng)景。例如ATOM模塊在200 MHz 的Cluster時(shí)鐘上運(yùn)行，此時(shí)可以將每個(gè)計(jì)數(shù)器刻度的分辨率分為5 ns，其中再分為32個(gè)微步長(zhǎng)即5 ns/32= 0.156 ns。最終能夠獲得最小的一個(gè)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(chǎng)景

GTM支持生成在整個(gè)周期內(nèi)保持恒定的信號(hào)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(duì)于許多應(yīng)用，例如電機(jī)控制，必須同步多個(gè)PWM輸出。在這種情況下，GTM能夠?qū)崿F(xiàn)最多可在一個(gè)模塊內(nèi)同步輸出16個(gè)PWM，并且在一個(gè)Cluster內(nèi)同步輸出36 個(gè)PWM波（TOM模塊16個(gè)通道，ATOM模塊8個(gè)通道，TIO (default) 模塊8個(gè)通道）。如下圖所示。

05使用DTM實(shí)現(xiàn)帶死區(qū)時(shí)間的PWM波

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

06使用DTM實(shí)現(xiàn)PWM波快速關(guān)斷功能

GTM支持使用DTM模塊實(shí)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(cè)到錯(cuò)誤時(shí)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(shí)際需求來(lái)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)。例如，支持實(shí)現(xiàn)帶多通道同步和支持死區(qū)時(shí)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(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的電源轉(zhuǎn)換控制/電機(jī)控制/逆變器控制等領(lǐng)域。