STM32 HRTIM 实现 PWM 脉宽跟随的两种可靠方案

在数字电源桥式拓扑、多路交错并联控制中，滞后臂严格跟随超前臂、从路严格跟随主路的 PWM 脉宽是保证系统对称运行、均流与保护一致性的关键。本文基于 ST 官方应用笔记 LAT1346，详解依托高精度定时器 HRTIM 实现 PWM 脉宽跟随的两种成熟方案，覆盖抗异步事件干扰与固定相位差跟随场景，可直接用于硬件开发与参数配置。

资料获取：【用户手册】LAT1346 PWM脉宽跟随方案介绍

1. 常规 Push-pull 模式的脉宽跟随缺陷

STM32 HRTIM 的Push-pull 推挽模式原本用于同一定时器两路输出（如 TA1/TA2）保持脉宽完全一致，核心是将两路 PWM 的置位 / 复位触发源配置为相同事件（周期事件、比较事件）。

但在实际电源系统中，常需要接入EEVx 外部异步事件（如过流、过温保护）触发 CBC 关断，这类事件发生时刻随机，会导致：

• 一路 PWM 被异步事件提前关断
• 另一路保持原有输出
• 两路脉宽不一致，脉宽跟随失效

常规 Push-pull 无法应对异步保护事件，无法满足高可靠电源的控制要求。

2. 方案一：Push-pull+Balance Idle+Auto Enable（抗异步事件首选）

该方案在原生 Push-pull 基础上叠加两项关键功能，彻底解决异步事件导致的脉宽失配问题。

核心原理

1. Balance Idle（平衡空闲）：外部 EEV 事件触发 PWM 关断时，自动复制一路的脉宽到另一路，保证两路输出脉宽严格一致。
2. Auto Enable（自动恢复）：Idle 状态不会持续锁定，在下一个定时器周期自动恢复正常 PWM 输出，不影响连续运行。

关键配置要点

• 使能 Push-pull 模式
• 开启 Balanced Idle on external Event
• 开启 Balanced Idle Automatic Resume（周期自动恢复）
• TA1/TA2 配置一致：周期事件置位、比较 1 事件复位、空闲 / 故障电平为非有效态

方案优势

• 同一定时器双路输出100% 同步
• 异步保护事件下仍保持脉宽跟随
• 下周期自动恢复，无卡死风险
• 适配推挽、桥式同侧臂驱动场景

3. 方案二：Auto Delay 自动延时（主从 / 超前滞后跨定时器跟随）

当需要不同定时器、固定相位差的脉宽跟随（如交错并联 180° 移相），可使用 Auto Delay 自动延时方案。

核心原理

1. 用从路定时器的捕获功能捕捉主路 PWM 的关断时刻
2. 把固定相位差写入 CMP2/CMP4 寄存器作为延时值
3. 捕获时刻 + 延时值 = 从路 PWM 关断时刻，实现脉宽严格复制

配置示例（TA1 为主路，TB1 为从路，180° 移相）

1. TA1：周期事件置位，比较 1 事件复位，输出基准 PWM
2. TB1：开启捕获，触发源为 TA1 输出跳变沿；CMP2 设移相计数值
3. TB1 关断由捕获 + 延时共同决定，脉宽与 TA1 一致

核心限制

移相值 + 主路脉宽 ≤ 定时器周期值
超出则无法生成 CMP2/CMP4 比较事件，从路关断失效，设计时必须预留余量。

适用场景

• 多路交错并联电源
• 不同定时器主从架构
• 固定相位差的超前 - 滞后臂控制

4. 两种脉宽跟随方案对比选型

选型建议

• 同一定时器两路、需抗保护干扰 → 选方案一
• 跨定时器、固定移相交错 → 选方案二

LAT1346 给出的两种 HRTIM PWM 脉宽跟随方案，完全覆盖数字电源桥式拓扑与多路交错控制的核心需求：

1. Push-pull+Balance Idle+Auto Enable 解决异步事件下的同步问题，同臂双路最稳
2. Auto Delay 实现跨定时器固定相位差跟随，适配交错架构

两种方案均基于 STM32 HRTIM 硬件原生功能，无需软件实时计算，响应快、可靠性高，是电源类产品实现对称控制与安全保护的标准配置方案。