基于STM32G474实现三相LLC+SR拓扑的18路高精度PWM控制方案

随着服务器电源功率密度持续提升，单模块功率已从2–3 kW迈向5.5 kW甚至8.5 kW。为满足高效率与高功率密度需求，三相LLC谐振变换器 + 同步整流（SR）逐渐成为主流拓扑。该架构原边采用三相全桥，副边每相配全桥SR，共需18路独立PWM信号，且要求每路具备上升沿与下降沿可单独调节的能力，并支持原副边之间的精确同步与移相控制。意法半导体代理、原厂货源-中芯巨能为您介绍如何基于 STM32G474 微控制器，通过其高精度定时器（HRTIM）与高级控制定时器（TIM1/TIM8/TIM20）协同工作，构建满足该拓扑需求的PWM驱动方案。

拓扑需求与资源约束

三相LLC+SR结构中：

原边：3组全桥 → 6路PWM（互补对，带死区）；

副边：3组全桥SR → 12路PWM（每相4路，独立控制）；

总计需18路PWM，各相之间需120°电角度错相；

所有PWM需支持双沿可调，以实现ZVS/ZCS优化及动态频率调节。

STM32G474内置1个HRTIM（最多6子定时器，输出12路PWM）和3个高级控制定时器（TIM1/8/20），但单靠HRTIM无法满足18路需求，必须联合使用HRTIM与ADTIMER。

定时器协同架构设计

系统以 TIM1 作为主时基，其 TRGO 信号同步 TIM2、TIM3 及 HRTIM 的 Master Timer。

原边驱动：由 TIM1、TIM8、TIM20 各输出2路互补PWM（共6路），通过配置 TIM2/TIM3 触发 TIM8/TIM20，实现三相120°移相；

副边SR驱动：HRTIM 内部6个子定时器（A–F）分为三组（A/B、C/D、E/F），分别与 Master Timer 的 PER、CMP1、CMP2 同步，形成120°相位差，每组输出4路独立PWM（共12路）。

双沿可控PWM实现方法

HRTIM 子定时器天然支持双沿控制：每路PWM的置位/复位源可分别绑定至不同比较寄存器（如 TA_CMP1/TA_CMP2 控制 SR1_PWM1 的上升/下降沿），死区通过软件逻辑或延迟单元实现。

高级控制定时器（如TIM1）需启用 Combined PWM Mode：

CH1 与 CH3 配置为互补对；

OC1REF 与 OC2REF 经“与”逻辑生成最终 CH1 输出；

CCR1 控制上升沿，CCR2 控制下降沿；

类似配置应用于 CH3（CCR3/CCR4）；

死区时间通过 BDTR 寄存器软件配置，灵活可调。

该方法虽牺牲部分分辨率（受限于APB时钟，典型分辨率为 5.88 ns @ 170 MHz），但足以覆盖多数服务器LLC应用（谐振频率通常 < 1 MHz）。

实测验证与限制

实测波形显示：

原边三相PWM严格保持120°相位差；

频率可在宽范围（如50 kHz → 500 kHz）平滑调节；

副边SR PWM与原边驱动同步良好，移相响应迅速；

动态调频过程中无丢失脉冲或相位跳变。

局限性：高级定时器PWM分辨率无法达到皮秒级，在超高频（>1 MHz）或对死区精度要求极高的场景中可能受限。此时需考虑专用数字电源控制器（如STM32G4 + 外部DPWM IC）或更高性能MCU（如STM32H7带HRTIM扩展）。

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