STM32G474 实现三相 LLC + SR PWM 驱动方案总结
# STM32G474 实现三相 LLC + SR PWM 驱动方案总结## 一、背景与需求
随着 AI 服务器对算力需求的提升，电源模块功率等级从传统的 2\~3kW 提升至 5.5kW 甚至 8.5kW。为应对更高功率密度和效率要求，**三相 LLC + 同步整流（SR）** 拓扑逐渐成为主流。
该拓扑结构对控制系统提出了更高要求：
* 需要 **18 路独立可控的 PWM 输出**；
* 每路 PWM 的上升沿与下降沿需单独可调；
* 原边与副边 PWM 需实现同步与移相控制；
* 多通道之间需保持严格的相位关系（如 120° 相位差）。
STM32G474 虽具备强大的 HRTIMER（高精度定时器），但仅能提供 12 路 PWM，无法满足需求。因此，必须联合使用 HRTIMER、高级控制定时器（ADTIMER）及通用定时器（GPTIMER）共同实现。
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## 二、方案架构设计
### 1. 定时器协同结构
**表格**复制
| 定时器 | 功能 | 相位|
| :--------------------- | :--------------------------- | :------ |
| TIM1 | 主时基，产生 TRGO 同步信号 | 0° |
| TIM8 | 与 TIM2 同步，控制第二相 | 120° |
| TIM20 | 与 TIM3 同步，控制第三相 | 240° |
| HRTIMER Master Timer | 同步 HRTIMER 子定时器 | - |
| TimerA/B | 控制第一相 SR 的 4 路 PWM| 0° |
| TimerC/D | 控制第二相 SR 的 4 路 PWM| 120° |
| TimerE/F | 控制第三相 SR 的 4 路 PWM| 240° |
* 原边共 6 路 PWM（每相 2 路）由 TIM1/TIM8/TIM20 输出；
* 副边共 12 路 PWM（每相 4 路）由 HRTIMER 子定时器输出；
* 所有定时器通过 TRGO/ITR 信号实现同步，确保相位精度。
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## 三、PWM 波形生成策略
### 1. 高级定时器（ADTIMER）
以 TIM1 为例：
* 使用 **Combined PWM Mode**；
* 每路 PWM 由两个比较寄存器控制上升沿与下降沿；
* 输出波形为两个 OC 参考信号的“与”逻辑；
* 可实现死区控制与双沿调节。
### 2. 高精度定时器（HRTIMER）
* 每个子定时器（如 TimerA）具备 4 个比较寄存器；
* 可独立控制两路 PWM 的上升与下降沿；
* 支持独立模式，软件配置死区；
* 所有子定时器与 Master Timer 同步，确保多相之间相位准确。
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## 四、实测结果
文档中展示了以下实测波形：
1. **原边三相 PWM 波形**：三相之间 120° 相位差准确；
2. **调频过程**：从低频到高频，波形稳定；
3. **原边 + 副边 SR PWM 波形**：副边同步整流与原边谐振波形同步良好；
4. **高频到低频切换**：系统响应平稳，无明显抖动或失步。
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## 五、方案优势与局限
### ✅ 优势：
* 实现 18 路高精度 PWM，满足三相 LLC + SR 控制需求；
* 所有 PWM 支持双沿独立控制，灵活适配不同控制算法；
* 多定时器协同工作，相位控制精准；
* 基于 STM32G474，成本较低，生态成熟。
### ⚠️ 局限：
* 高级定时器 PWM 分辨率为 5.88ns，无法满足 ps 级控制需求；
* 多定时器协同配置复杂，对开发者理解定时器链路与同步机制要求较高；
* 若谐振频率较高，需评估分辨率是否满足控制精度。
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## 六、适用场景与扩展建议
### ✅ 推荐应用：
* 5.5kW \~ 8.5kW 服务器电源模块；
* 三相 LLC 谐振变换器；
* 同步整流全桥控制；
* 工业级高效率 DC/DC 电源系统。
### 🔧 拓展建议：
* 若对分辨率要求更高，可考虑 STM32H7 系列 + HRTIMER 组合；
* 可结合 STM32CubeMX 配置模板，快速生成初始化代码；
* 建议增加故障保护机制（如 PWM 封锁、过流保护）；
* 可扩展为数字控制系统，结合 ADC 采样实现闭环控制。
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## 七、总结
本方案充分挖掘了 STM32G474 定时器资源的潜力，通过 HRTIMER + ADTIMER + GPTIMER 的协同工作，成功实现了三相 LLC + SR 拓扑所需的 18 路高精度 PWM 输出。经过实测验证，系统在多相移相、双沿控制、频率调节等方面表现稳定，是当前中高功率电源开发中一套实用、可靠的解决方案。
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