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028、PWM死区与开关管压降造成的电压失真

上个月帮一个做小功率电机驱动的朋友调板子。他用的是一颗带互补PWM输出的控制器，驱动一个H桥，想做一个简单的开环调速。现象很怪：给定50%占空比，电机两端的平均电压用万用表测出来只有理论值的一半左右，而且低速时电机哼哼唧唧，发热明显。他以为是电机坏了，换了一个，还是这样。又怀疑是MOS管选得不对，换了低导通电阻的，依然如故。

我过去看了一眼波形，发现上桥臂和下桥臂的栅极驱动信号之间，死区时间设得特别大——他为了“保险”，在初始化代码里把死区寄存器直接拉到了最大值。示波器上看，互补的两路PWM之间那段“全关”的时间，长得离谱。把死区改小之后，电压立刻上来了，电机也安静了。

这件事让我想起很多年前自己第一次做BLDC驱动时的类似经历。当时只知道死区是为了防止直通，但完全没意识到：死区本身就是一个“电压损失项”，而且这个损失在低压小功率场合占比惊人。

死区不是免费的保险

互补PWM驱动H桥或半桥，最怕的就是上下管同时导通——电源直接对地短路，瞬间大电流，管子炸得亲妈都不认识。所以必须在关断一个管子之后，等待一小段时间，再开通另一个管子。这段时间就是死区。

死区的本质是：在一小段时间内，上下两个开关管都处于关断状态。对于感性负载（电机绕组就是典型的感性负载），电流不会突变，它会通过体二极管续流。问题就出在这里。

假设当前电流方向是从桥臂中点流向负载，那么在下管关断、上管还没开通的死区里，电流只能走下管的体二极管续流。体二极管的正向压降通常在0.7V到1.5V之间，比MOS管导通时的压降（几十毫伏到几百毫伏）大