一.引言
在現代電力電子系統中，CLLC諧振變換器因其高效率、高功率密度和良好的動態性能而被廣泛應用。同步整流技術作為提高CLLC變換器效率的關鍵手段，其發波時序的精確控制至關重要。ST StellarP6的GTM（通用定時器模組）提供了強大的功能，能夠實現複雜的PWM波形生成，非常適合用於車載電源發波時序控制。
二、CLLC同步整流發波時序介紹
在變頻控制策略中，CLLC原邊四個MOSFET發波時序大多都為上下管互補輸出，兩個橋臂PWM相位差180度。本方案基於ST StellarP6 的 GTM 模組用於實現 PWM 發波，選用 GTM_Cluster2，ATOM2_0/ATOM2_0N，ATOM2_2/ATOM2_2N 用於原邊的 2 個橋臂，ATOM2_4/ATOM2_4N，ATOM2_6/ATOM2_6N 用於原邊的另外 2 個橋臂。
基於GTM的更新事件來確保所有通道的寄存器能夠同時寫入，同時在控制迴路ISR更新所有寄存器之前，軟體可以控制Global update event，作為第二次更新的保護機制，特別是在頻率調制的場景中。所有定時器均採用同步級聯，並提供2個比較寄存器來控制PWM的上升/下降沿。
但在不同的硬體方案中，副邊同步整流的時序通常會有所不同，可能會涉及到移相等複雜的時序。在本方案中，當處於欠諧振頻率時，與原邊通道相比，副邊SR通道在上升沿以200ns的延遲打開，在下降沿以300ns的提前關閉。當處於過諧振頻率時，與原邊通道相比，副邊SR通道在上升沿以200ns的延遲打開，在下降沿以200ns的提前關閉。
三.CLLC同步整流發波時序實現
透過控制移相和死區時間來實現同步整流的定時。步驟1：ATOM2的SR0和SR1分別控制PWM的上升沿和下降沿，同時減小SR0和SR，實現PWM左移以及SR PWM下降沿提前關閉。
步驟2：增加死區時間以及SR PWM開啟時間的上升沿延遲。下圖顯示了從CLLC諧振狀態到欠諧振狀態的轉變。
步驟1：插入移相的時間值SecondOffset，這個數值的大小需要根據FTM時鐘頻率計算出來；
// 在BAT端設置占空比和週期
GTM.CLS[2].ATOM.CH[6].SR1.R = duty - SecondOffset;
GTM.CLS[2].ATOM.CH[6].SR0.R = period - SecondOffset;
GTM.CLS[2].ATOM.CH[4].SR1.R = duty + ((period - duty) >> 1) - (duty >> 1) - SecondOffset;
GTM.CLS[2].ATOM.CH[4].SR0.R = duty + ((period - duty) >> 1) + (duty >> 1) - SecondOffset;
步驟2：增加死區時間，死區時間增加了16個cnt，這個數值的大小也是根據FTM時鐘頻率計算出來的；
temp32 = (CLLC_DEFAULT_PARAM_Second_DEADTIME_COUNT+26U) | ((CLLC_DEFAULT_PARAM_Second_DEADTIME_COUNT+26U) << 16U) ;
GTM.CLS[2].CDTM.DTM[5].CH_DTV_SR[2].R = temp32;
temp32 = (CLLC_DEFAULT_PARAM_Second_DEADTIME_COUNT+26U) | ((CLLC_DEFAULT_PARAM_Second_DEADTIME_COUNT+26U) << 16U) ;
GTM.CLS[2].CDTM.DTM[5].CH_DTV_SR[0].R = temp32;
GTM.CLS[2].CDTM.DTM[5].CH_DTV_SR[0].R |= (0x01 << 15U | 0x01 << 31U);
GTM.CLS[2].CDTM.DTM[5].CH_DTV_SR[2].R |= (0x01 << 15U | 0x01 << 31U);
四.實驗現象
本方案設計的諧振頻率為185k，透過上位機下發200k PWM開關頻率，此時PWM開關頻率大於諧振頻率，副邊SR通道在上升沿以200ns的延遲打開，在下降沿以200ns的提前關閉。Q1H、Q2L、Q5H、Q6L對應PWM時序如下：
透過上位機下發170k PWM開關頻率，此時PWM開關頻率小於諧振頻率，副邊SR通道在上升沿以200ns的延遲打開，在下降沿以300ns的提前關閉。Q1H、Q2L、Q5H、Q6L對應PWM時序如下：
五.結論
實驗結果表明，該方案在欠諧振頻率（170kHz）和過諧振頻率（200kHz）兩種工況下均能有效實現同步整流。在欠諧振頻率下，次級同步整流通道的上升沿延遲200ns打開，下降沿提前300ns關閉；在過諧振頻率下，次級同步整流通道的上升沿延遲200ns打開，下降沿提前200ns關閉。這種靈活的時序控制策略顯著提高了CLLC變換器的效率和動態性能。
透過ST StellarP6的GTM模組，實現了複雜的PWM波形生成和精確的時序調整，驗證了其在車載電源等高功率密度應用場景中的適用性。該方案為CLLC諧振變換器的高效同步整流控制提供了一種可靠的實現方法。
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