GTM IP PWM波生成技术在电动汽车中的应用

谈及电动汽车，就离不开PWM波（Pulse Width Modulation）。作为汽车动力域/电源域的核心，如何输出稳定、高质量的PWM波一直是行业关注的重点。而博世的GTM作为市场上竞争力最强的IP之一，提供了丰富且多样的PWM输出功能，为国内外多家车规级半导体公司和OEM厂商提供了先进的解决方案。

本文将围绕博世最新一代GTM IP，介绍其在电动汽车领域PWM波生成的应用。

01基础PWM波和PCM波生成

GTM支持通过 TOM、ATOM 和 TIO 模式生成PWM波，并可控制占空比、周期以及极性，满足多种应用需求。

GTM可以生成多种类型的PWM波：

边缘对齐PWM波

其中包含了左对齐即PWM 的上升沿与周期的开始对齐，以及右对齐即PWM 的下降沿与周期的结束对齐。通过正确配置后能够得到如下图所示左对齐PWM波以及右对齐PWM波。

中央对齐PWM波

即PWM 的上升沿和下降沿到周期中心的距离相同。通过正确配置后能够得到如下图所示为初始电平（极性）为高的中央对齐PWM波示例。

周期边界内的移位 PWM波

下图所示为使用右移位示例，其中右移： ATOM_OUT(0)表示标准 PWM，ATOM_OUT(1)表示移位 PWM。

对于PCM（Pulse Count Modulation）波的生成，可以使用TOM和ATOM模块进行实现。如下图所示，通过精确计数生成指定数量的脉冲序列，PCM波在这段时间内周期均匀分布，而且其占空比总和为其相对应的PWM波的一个占空比总和。如下图所示例为不同占空比的 PWM波和其对应的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根据Cluster的时钟频率将PWM波生成的分辨率最高提高32倍，非常适合充电等需要精确控制电压或电流的应用场景。例如ATOM模块在200 MHz 的Cluster时钟上运行，此时可以将每个计数器刻度的分辨率分为5 ns，其中再分为32个微步长即5 ns/32= 0.156 ns。最终能够获得最小的一个边沿的分辨率为 0.156 ns，从而得到高精度分辨率的PWM波。

03PWM生成的特别场景

GTM支持生成在整个周期内保持恒定的信号电平的PWM波。如下图所示分别为0%和100%占空比的输出，并且可以自由切换。

04多通道同步的PWM波

GTM支持生成多通道同步输出的PWM波。对于许多应用，例如电机控制，必须同步多个PWM输出。在这种情况下，GTM能够实现最多可在一个模块内同步输出16个PWM，并且在一个Cluster内同步输出36 个PWM波（TOM模块16个通道，ATOM模块8个通道，TIO (default) 模块8个通道）。如下图所示。

05使用DTM实现带死区时间的PWM波

GTM支持使用DTM模块产生带死区时间（deadtime）的PWM波。这种方式能够将延迟边缘进行延长/缩短，或者屏蔽脉冲。利用死区时间能够避免短路风险。

06使用DTM实现PWM波快速关断功能

GTM支持使用DTM模块实现快速关断（fast shutoff）功能。根据所选事件将DTM模块的输出设置为指定电平，能够在紧急情况或者是应用中检测到错误时确保输出立即切换到安全状态。

以上这些功能可以根据用户实际需求来进行组合实现。例如，支持实现带多通道同步和支持死区时间的高分辨率PWM波输出。这些功能都能够极大的支撑GTM在如今的电动汽车中的应用，现如今已经广泛的应用于电动汽车的电源转换控制/电机控制/逆变器控制等领域。