“芯”技术分享 | 智多晶高精度PWM控制方案，精度提升到了1ns的脉宽和相位精度，精准可控，且资源消耗极低

时间： 2024-05-24 来源：智多晶官网

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开发板,FPGA,Precise_PWM demo,EVAL-SA5Z-30-D1-U213

PWM控制器在当今电子工业当中具有极广泛的应用场景，包括但不限于DCDC电源、LED灯珠驱动、无刷电机、激光器、交直流逆变器、储能、充电桩等等。它在MCU、DSP器件当中是一种常用外设，通常可以做到的理论精度在500ns～5ns之间，且通道数量有限，在多通道应用中通常要通过CPLD/FPGA器件来对通道数量进行扩展，从而达到多通道PWM发波和控制通道间相位的目的。

近日，智多晶应用团队的一项Precise_PWM demo，使用智多晶FPGA将PWM控制精度从FPGA应用常见的10ns～5ns的水平提升到了1ns的脉宽和相位精度，精准可控，且资源消耗极低。

Precise_PWM demo介绍

本demo基于智多晶30k开发板（EVAL-SA5Z-30-D1-U213），使用2个普通GPIO作为PWM输出（其中一路作为发波参考，另一路作为调整对象），使用示波器做采集显示，一个串口用于发送控制指令。系统框图如下：

demo系统示意框图

其中，CLK_GEN模块提供系统所需工作时钟，SYNC_COUNTER为所有PWM通道提供统一的同步相位和PWM工作节拍。PWM_gen模块是PWM发波核心模块，以SYNC_COUNTER输入值以过采样的方式实现PWM输出。通道数方面，只要在同一个bank内（为保障精度）可任意例化，轻松定制通道数。每个PWM_gen模块都具有独立的PWM控制接口，可动态调整，调整过程中也不必考虑发波时序，拥有无限制的灵活性和易用性。在某些bank上，PWM输出IO甚至可以配置为LVDS25类型，以差分电流信号的方式输出，从而获得极高的IO性能和传输性能。

Demo演示

测试环境：EVAL-SA5Z-30-D1-8U213开发板，示波器，串口

视频展示中，黄色为参考波，蓝色为调整波。展示视频中每调整一次蓝色调整波移动最高精度1ns。可实现前后调整，脉宽调整，跳变调整。

资源占用（每个PWM通道）

方案特性

★PWM可控精度高达1ns或更高

★PWM脉宽设置灵活无限制

★PWM通道数量无限制，每组PWM支持的通道数仅与BANK上IO数量相关

★通道间相位关系稳定且可控

★脉宽和相位设置允许跳变

★调节响应迅速（当前周期调整，下个周期实现）

★支持差分驱动输出

应用场景

★PWM功率管驱动，高精度死区控制

★脉冲式激光器驱动

★仪器仪表/测试设备，高精度脉冲激励源

目前，已有公司选用本方案用于产品开发。如有客户朋友需要，欢迎联系平台。

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