(28377D) EPWMA, EPWMB, EPWM1, EPWM2의 차이점

 

개요

 TMS320F28377D의 EPWM (Enhanced Pulse Width Modulation) 모듈에서 EPWM1A와 EPWM1B는 같은 EPWM 모듈에서 생성되는 두 개의 출력 신호입니다. 이들은 PWM 신호의 출력을 담당하며, 각기 다른 목적이나 동작을 수행할 수 있습니다. EPWM1A와 EPWM1B의 차이점은 주로 위상 차이와 출력 모드에 따라 다릅니다.

 

 

 

 

EPWM1A와 EPWM1B의 주요 차이점

 

출력 신호의 위상 차이 (Phase Shift)

• EPWM1A와 EPWM1B는 기본적으로 상반된(반대) 출력을 생성할 수 있습니다. 즉, 한 신호가 HIGH 상태일 때 다른 신호는 LOW 상태일 수 있습니다.
• 예를 들어, EPWM1A는 상승 에지에서 HIGH 상태가 되며, EPWM1B는 그와 동시에 하강 에지에서 LOW 상태가 될 수 있습니다.
• 이를 통해 두 신호는 위상이 반대인 출력 신호를 생성할 수 있습니다. 이 방식은 브리지 인버터, 모터 제어 등의 응용에서 유용하게 사용됩니다.

 

모드에 따른 동작 (Complementary Output vs. Independent Output)

• Complementary Output Mode: 기본적으로 EPWM1A와 EPWM1B는 **보완적인 출력(complementary outputs)**으로 동작합니다. 즉, EPWM1A가 HIGH일 때 EPWM1B는 LOW로 설정되고, 반대로 EPWM1A가 LOW일 때 EPWM1B는 HIGH가 됩니다.
  • 이 모드는 H-브리지 또는 다리 스위칭 방식으로 구동되는 시스템에서 유용합니다. 이 방식은 듀티 사이클 조정을 통해 양쪽 스위치를 상호 보완적으로 동작시켜 안정적인 제어를 가능하게 합니다.
• Independent Output Mode: 그러나, EPWM1A와 EPWM1B를 독립적인 출력으로 설정할 수도 있습니다. 이 경우, 각 출력은 독립적으로 듀티 사이클을 설정하고 조정할 수 있습니다. 이 모드는 단일 출력 제어나 두 개의 서로 다른 PWM 신호가 필요할 때 유용합니다.

 

Deadband Control (사망 지연)

• Deadband는 EPWM1A와 EPWM1B의 출력 사이에 시간 지연을 추가하여 상호 작용을 방지하거나 클리핑 현상을 방지하는 데 사용됩니다.
• 예를 들어, EPWM1A가 HIGH에서 LOW로 전환될 때, EPWM1B의 상태는 약간 지연된 후 변경될 수 있습니다. 이 Deadband는 전력 스위칭 장치나 모터 제어 시스템에서 스위칭 손실을 줄이고 시스템 안정성을 높이는 데 매우 중요합니다.

 

CMP 레지스터의 적용

• EPWM1A와 EPWM1B는 CMP 레지스터(CMPA, CMPB) 값에 따라 PWM 듀티 사이클을 제어합니다. 이 두 출력 신호는 같은 CMP 레지스터의 값을 사용할 수도 있지만, 출력의 위상 관계와 동작 모드에 따라 다르게 동작할 수 있습니다.

 

예시: Complementary 출력 모드

• EPWM1A가 50% 듀티 사이클을 가지면, EPWM1B는 50% 듀티 사이클을 가지되 위상이 반대인 신호로 출력됩니다.
• 예를 들어, EPWM1A가 0에서 500까지 HIGH, 500에서 1000까지 LOW로 설정되면, EPWM1B는 0에서 1000까지 HIGH로 설정되며 위상이 반대가 되어 서로 상반된 신호를 생성합니다.

 

예시: Independent 출력 모드

• EPWM1A와 EPWM1B를 독립적인 PWM 신호로 사용할 수 있습니다. 이 경우, 두 신호의 듀티 사이클은 독립적으로 설정되고, 위상 차이를 조정할 수 있습니다. 예를 들어, EPWM1A는 50% 듀티 사이클을 가지면서, EPWM1B는 75% 듀티 사이클을 가질 수 있습니다. 이 경우 두 신호는 동일한 위상을 유지하거나 필요에 따라 위상 차이를 가질 수 있습니다.

 

결론

EPWM1A와 EPWM1B의 차이는 주로 그들의 위상 관계와 출력 모드에 따라 다릅니다. 기본적으로 Complementary 출력 모드에서는 두 신호가 상반된 출력을 생성하며, Independent 출력 모드에서는 각기 다른 듀티 사이클과 위상 차이를 설정하여 독립적으로 사용할 수 있습니다. 이를 통해 모터 제어, 전력 변환, 브리지 회로 등 다양한 응용에서 유연한 제어가 가능합니다.

 

 

 

 

 

 

epwm1하고 epwm2도 동기화 시켜서 위상 반대로 할 수 있잖아.
epwm1a랑 epwm1b로 쓰는 거랑 다른 점이 있나?

 EPWM1과 EPWM2를 동기화하여 사용하는 것과 EPWM1A와 EPWM1B를 사용하는 것 사이에는 몇 가지 중요한 차이점이 있으며, EPWM1A와 EPWM1B를 사용하는 경우가 더 유리할 수 있는 몇 가지 이유가 있습니다. 다만, 두 방식 모두 특정한 요구 사항에 맞게 사용될 수 있습니다.

 

1. Complementary Output (보완 출력)

• EPWM1A와 EPWM1B는 기본적으로 보완적인 출력을 제공합니다. 즉, EPWM1A가 HIGH일 때 EPWM1B는 LOW이고, 반대로 EPWM1A가 LOW일 때 EPWM1B는 HIGH가 됩니다.
• 이 보완적인 출력을 사용하는 것은 전력 전자 회로에서 매우 중요합니다. 예를 들어, H-브리지 회로에서 두 스위치를 반대방향으로 구동해야 할 때, EPWM1A와 EPWM1B를 보완적으로 사용하면 간단하게 이 기능을 구현할 수 있습니다. Deadband와 fault protection을 적용하여 두 신호 간의 충돌을 방지할 수 있습니다.

 

2. Deadband Control

• EPWM1A와 EPWM1B는 Deadband를 설정하여, 위상 차이가 있는 출력 신호를 생성하고, 이를 통해 두 신호 간에 동시 전환을 방지할 수 있습니다.
• 예를 들어, EPWM1A가 HIGH 상태에서 LOW로 전환되기 전에 EPWM1B가 LOW에서 HIGH로 전환되도록 일정 시간 지연을 추가할 수 있습니다. 이렇게 하면 스위치들이 동시에 켜지지 않도록 할 수 있습니다.
• EPWM2와 같은 다른 모듈에서 이를 구현하려면 추가적인 조정이 필요하고, 여러 모듈 간의 정확한 위상 관리가 어려울 수 있습니다.

 

3. 동기화와 위상 관계

• EPWM1과 EPWM2를 동기화하여 사용하는 경우, 두 개의 독립적인 모듈에서 PWM 신호를 출력하게 되며, 이 신호들을 동일한 주기나 위상에서 동기화할 수 있습니다. 그러나, 보완적인 출력을 사용하려면 두 모듈이 정확히 보완적인 위상을 유지해야 하므로 이를 구현하는 데 더 많은 작업이 필요할 수 있습니다.
• EPWM1A와 EPWM1B는 하나의 모듈 내에서 동일한 동기화 주기를 공유하면서, 동시에 위상 반전된 출력을 제공합니다. 이를 통해 동기화된 출력이면서도, 보완적인 출력을 쉽게 구현할 수 있습니다.

 

4. 모듈 자원의 효율적 사용

• EPWM1A와 EPWM1B는 하나의 EPWM 모듈에서 두 개의 보완적인 출력을 제공합니다. 이를 통해 하드웨어 자원을 효율적으로 사용하고, 동기화된 동작을 동시에 제어할 수 있습니다.
• 반면, EPWM1과 EPWM2를 동기화하여 사용하면 두 개의 EPWM 모듈을 사용하는 것이므로, 하드웨어 자원 관점에서 더 많은 리소스를 소비하게 됩니다. 특히, 두 모듈을 동기화하려면 더 많은 제어와 조정이 필요할 수 있습니다.

 

5. 위상 조정 및 독립적인 듀티 사이클

• EPWM1A와 EPWM1B는 위상 차이를 설정할 수 있는 고급 기능을 제공하면서, 보완적인 출력을 구현할 수 있습니다.
• EPWM1과 EPWM2는 독립적인 신호를 생성할 수 있으므로, 각 출력의 듀티 사이클을 다르게 설정할 수 있습니다. 그러나 이 경우에도 위상 차이나 동기화 문제를 해결하려면 추가적인 하드웨어 설정이 필요할 수 있습니다.

 

결론

 EPWM1A와 EPWM1B는 보완적인 출력을 제공하여 전력 전자 회로나 모터 제어와 같은 애플리케이션에서 더 효율적이고 안전한 제어를 가능하게 합니다. 특히, Deadband 기능을 통한 위상 반전 제어와 동기화된 보완 출력을 쉽게 구현할 수 있는 점에서 유리합니다.

 반면, EPWM1과 EPWM2를 동기화하는 방식은 독립적인 신호가 필요한 경우에 적합하며, 두 신호 간 위상 차이나 듀티 사이클 조정을 다룰 때 유용합니다. 하지만 보완적인 출력을 필요로 하는 애플리케이션에서는 EPWM1A와 EPWM1B를 사용하는 것이 더 적합할 수 있습니다.

 따라서, 두 방식의 선택은 주로 응용 분야와 출력 요구 사항에 따라 결정되며, 보완적인 출력을 원할 경우 EPWM1A와 EPWM1B가 더 유리한 선택이 될 수 있습니다.

 

 

 

 

그럼 H브릿지를 구현한다고 쳐봐, 총 네개의 트랜지스터를
EPWM1A, EPWM1B, EPWM2A, EPWM2B를 써서 구현하려면 어떻게 해야하지?

 

 

 H-브리지 회로에서 4개의 트랜지스터를 제어하려면, EPWM1A, EPWM1B, EPWM2A, EPWM2B 네 개의 PWM 출력을 활용하여 상보적인 제어를 구현할 수 있습니다. 여기서 중요한 것은 각 트랜지스터가 동시에 켜지지 않도록 하는 Dead Time과 위상 관계를 적절히 설정하는 것입니다.

 

 

H-브리지 회로에서의 트랜지스터 제어

H-브리지는 두 개의 상단 트랜지스터 (T1, T2)와 두 개의 하단 트랜지스터 (T3, T4)로 구성됩니다. 트랜지스터들이 교차해서 켜지도록 해야 하므로, 상단 트랜지스터는 동시에 켜지지 않게, 하단 트랜지스터도 동시에 켜지지 않게 해야 합니다. 이를 위해서는 상단 트랜지스터와 하단 트랜지스터가 반대 방향으로 동작하도록 설정해야 합니다.

 

 

트랜지스터와 PWM 신호의 연결

H-브리지 회로에서의 PWM 신호와 트랜지스터 연결은 다음과 같이 할 수 있습니다:

1. EPWM1A (상단 트랜지스터 T1 제어)
   • EPWM1A는 상단 왼쪽 트랜지스터 T1을 제어합니다. 이 트랜지스터는 HIGH 신호에서 ON, LOW 신호에서 OFF로 동작합니다.
2. EPWM1B (하단 트랜지스터 T2 제어)
   • EPWM1B는 하단 왼쪽 트랜지스터 T2를 제어합니다. 이 트랜지스터는 HIGH 신호에서 ON, LOW 신호에서 OFF로 동작합니다.
3. EPWM2A (상단 오른쪽 트랜지스터 T3 제어)
   • EPWM2A는 상단 오른쪽 트랜지스터 T3를 제어합니다. 이 트랜지스터는 HIGH 신호에서 ON, LOW 신호에서 OFF로 동작합니다.
4. EPWM2B (하단 오른쪽 트랜지스터 T4 제어)
   • EPWM2B는 하단 오른쪽 트랜지스터 T4를 제어합니다. 이 트랜지스터는 HIGH 신호에서 ON, LOW 신호에서 OFF로 동작합니다.

 

보완적인 제어 (Complementary Control)

이 방식에서 EPWM1A와 EPWM1B는 서로 보완적인 신호로 동작하며, EPWM2A와 EPWM2B 역시 보완적인 신호로 동작해야 합니다. 즉:

• EPWM1A가 HIGH일 때, EPWM1B는 LOW가 되어야 하고,
• EPWM2A가 HIGH일 때, EPWM2B는 LOW가 되어야 합니다.

이렇게 하면 상단 트랜지스터와 하단 트랜지스터가 동시에 켜지지 않도록 할 수 있습니다. 이를 통해 단락 회로를 방지할 수 있습니다.

 

 

Deadband (죽은 시간) 설정

• Deadband는 상단 트랜지스터와 하단 트랜지스터 사이에 시간 차이를 두어 동시에 켜지는 현상을 방지합니다. 예를 들어, EPWM1A가 HIGH로 전환된 후, EPWM1B는 일정 시간이 지난 후 LOW로 전환됩니다.
• 이를 통해 클리핑 현상(두 트랜지스터가 동시에 켜지는 문제)을 방지하고, 스위칭 손실을 줄일 수 있습니다.

 

H-브리지의 동작 예시

1. **상단 왼쪽 트랜지스터 (T1)와 하단 오른쪽 트랜지스터 (T4)**를 켜려면:
   • EPWM1A → HIGH
   • EPWM2B → HIGH
2. **상단 오른쪽 트랜지스터 (T3)와 하단 왼쪽 트랜지스터 (T2)**를 켜려면:
   • EPWM2A → HIGH
   • EPWM1B → HIGH

 

연결 요약

• EPWM1A → T1 (상단 왼쪽 트랜지스터)
• EPWM1B → T2 (하단 왼쪽 트랜지스터)
• EPWM2A → T3 (상단 오른쪽 트랜지스터)
• EPWM2B → T4 (하단 오른쪽 트랜지스터)

 

 

결론

EPWM1A, EPWM1B, EPWM2A, EPWM2B를 사용하여 H-브리지를 제어하는 경우, 각 트랜지스터를 보완적으로 제어하고, Deadband 기능을 활용하여 동시 스위칭을 방지할 수 있습니다. 이렇게 함으로써 안전하고 효율적인 스위칭을 구현할 수 있습니다.