高边器件在PWM驱动模式下最大频率计算

一、主要内容

一般来讲，由于高边器件内部的电荷泵(charge pump)结构，限制了其在 PWM 驱动模式下的频率。这里通过数据手册中提供的参数计算一下高边器件所能支持的最大驱动频率。

二、器件

M0-5、M0-7

三、计算步骤

根据器件的不同，可分为 M0-5 器件和 M0-7 器件两种情况。

3.1 M0-5 器件

如下图所示是 M0-5 某器件的开关参数。

根据上述参数计算一下周期：

T=td(on)+td(off)+VCC/(dVOUT/dt)on+VCC/(dVOUT/dt)off

粗略计算一下 T=100us，则频率 f=10KHz。通过理论计算，可以得出高边器件在 PWM 驱动模式下，最大可达到 10KHz。而实际上，高边器件的 PWM 驱动频率仅在 1K 以下。其原因有：

(1) 参数所示仅为典型值；

(2) 未考虑脉冲偏移(pulse skew)，影响 PWM 占空比。

3.2 M0-7 器件

如下图所示是 M0-7 某器件的开关参数。

M0-7 器件的开关参数比 M0-5 多了一个 tSKEW 参数(tSKEW=tPHL- tPLH)，如下图所示：

M0-7 器件相对 M0-5 器件来说，具有更精确的脉冲偏移控制。根据上述表格参数举例说明 tSKEW 对 PWM 占空比的影响。

假设 td(on)=td(off)=30us，tPLH=120us，tPHL=30us；求在 f=2.5KHz 50%占空比 PWM 控制下的实际输出波形的占空比？

理论上

f=2.5KHz 50%占空比，ton=toff=200us，

实际上

ton=200us-tPLH-td(on)+td(off)=80us， toff=200us-tPHL-td(off)+td(on)=170us；

则实际占空比为

80/(80+170)=32%

降低 PWM 频率为 1KHz，同样经过上述计算，可以得到实际占空比为 44%。

3.3 结论

通过上述计算可以发现，PWM 驱动模式下，降低频率有利于高边器件输出较理想的占空比的波形。一般情况不超过理论值的 1/10。

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