STM32G4 高级定时器双沿可控 PWM 开发指南：基于组合 PWM 模式的实现

双沿可控 PWM（上升沿与下降沿独立调节）是数字能源、功率拓扑控制等场景的核心需求，STM32G4 系列高级定时器通过组合 PWM 模式（Combined PWM mode 2） 可高效实现该功能，相比非对称 PWM 模式更灵活，支持全计数周期内波形移动，还可作为 HRPWM 的补充满足复杂控制需求。

资料获取：如何使用高级定时器产生双沿可控PWM

1. 双沿可控 PWM 的核心应用与需求

在功率电子领域，双沿可控 PWM 能精准调节开关器件的导通 / 关断时刻，适配多种灵活控制算法，典型应用包括：

• 数字电源拓扑（如 LLC 谐振变换器、Buck-Boost 转换器）
• 电机驱动的精细化调速控制
• 高频功率开关的时序同步控制
• 复杂能量转换场景的占空比动态调节

核心需求是上升沿（导通时刻）和下降沿（关断时刻）独立配置，且支持 0%~100% 全范围占空比调节，同时保证波形稳定性。

2. 高级定时器 PWM 模式对比：为何选择组合 PWM 模式

STM32G4 高级定时器提供多种 PWM 产生方式，不同模式的适配性差异显著：

组合 PWM 模式的核心优势：无需依赖 up-down 计数模式，支持任意计数模式下的双沿调节，波形可在整个计数周期内自由移动，适配更多控制算法。

3.组合 PWM 模式实现双沿可控的核心原理

以 TIM1 为例，采用Combined PWM mode 2（“与” 模式） ，将定时器通道分组控制，核心逻辑如下：

• 通道分组：CH1 与 CH2 为一组，CH3 与 CH4 为一组（每组独立输出双沿可控 PWM）
• 双沿控制：每组中，前通道（CH1/CH3）配置为 Combined PWM mode 2，其 CCR 寄存器（CCR1/CCR3）控制 PWM 上升沿；后通道（CH2/CH4）配置为 PWM mode 1，其 CCR 寄存器（CCR2/CCR4）控制 PWM 下降沿
• 输出逻辑：最终 PWM 输出 = 前通道参考信号（OC1Ref/OC3Ref）与后通道参考信号（OC2Ref/OC4Ref）的 “与” 运算结果

4. 实战实现步骤：CubeMX 配置 + 代码示例

4.1 硬件与工具准备

• 主控：STM32G474/STM32G4 系列支持高级定时器的 MCU
• 工具：STM32CubeMX（配置定时器）、Keil MDK/STM32CubeIDE（代码开发）

4.2 CubeMX 核心配置步骤

（1）定时器基础配置

• 时钟源：选择 “Internal Clock”（内部时钟）
• 计数模式：支持向上计数 / 向下计数 /up-down 计数（组合模式无强制限制）
• 预分频器（PSC）：根据需求设置（如系统时钟 72MHz，PSC=71→计数频率 1MHz）
• 自动重载值（ARR）：设置 PWM 周期（如 ARR=999→PWM 频率 1kHz）

（2）通道模式配置（关键）

（3）参数初始化

• CCR1/CCR3：初始上升沿时刻（如 CCR1=200→1kHz 下 200μs 时刻上升）
• CCR2/CCR4：初始下降沿时刻（如 CCR2=800→1kHz 下 800μs 时刻下降）
• 占空比：(CCR2 - CCR1)/ARR × 100%（示例中为 60%）

4.3 代码示例（HAL 库）

#include "tim.h"
// 定时器初始化（CubeMX生成，需补充双沿控制逻辑）
void MX_TIM1_Init(void) {
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};

  htim1.Instance = TIM1;
  htim1.Init.Prescaler = 71;  // 72MHz→1MHz计数频率
  htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim1.Init.Period = 999;    // PWM周期1kHz
  htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
  htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  // CH1配置（Combined PWM2）
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_COMBINED_PWM2;
  sConfigOC.Pulse = 200;  // 上升沿时刻
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  // CH2配置（PWM1，无输出）
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 800;  // 下降沿时刻
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  // CH3、CH4配置类似CH1、CH2，此处省略...

  // 启动PWM输出
  HAL_TIM_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3);
}

// 动态调节PWM双沿（示例：调节CH1的上升沿和下降沿）
void Adjust_PWM_Edge(uint16_t rise_edge, uint16_t fall_edge) {
  __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, rise_edge);  // 调节上升沿
  __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_2, fall_edge);  // 调节下降沿
}

5. 特殊场景处理：0%/100% 占空比实现

• 0% 占空比：设置CCR1 > CCR2（如 CCR1=900，CCR2=100），两组参考信号 “与” 后无高电平输出
• 100% 占空比：设置CCR1=0且CCR2=ARR（如 CCR1=0，CCR2=999），两组参考信号 “与” 后全周期高电平

STM32G4 高级定时器的组合 PWM mode 2 是实现双沿可控 PWM 的最优方案，通过 “通道分组 + 与运算” 机制，让上升沿和下降沿独立可控，灵活性远超非对称 PWM 模式。配合 CubeMX 的可视化配置和 HAL 库的简洁 API，可快速落地到数字电源、电机驱动等复杂功率控制场景，还能与 HRPWM 协同满足更高精度需求。