PWM死区互补原理初识

1. PWM互补输出

在半桥 / 全桥 / H桥拓扑中，高侧和低侧功率管需要互补驱动（一个导通时另一个必须关断）。但由于器件存在关断延迟和驱动电路传播延迟，如果直接互补切换，上下管会有一小段时间同时导通，导致器件烧坏。

半桥电路典型结构（常见于Buck、电机驱动下半桥等）：

全桥（H桥）电路典型结构（电机正反转）：

全桥驱动桥包含四个功率开关，可以提供正向和反向电流

• 上管PWM：控制高压侧开关

• 下管PWM：控制低压侧开关

方式一：双极性驱动

• 使用一对互补的PWM信号（PWM 和 ~PWM）。

• Q1 和 Q4

  接同一个PWM信号（对角线同步）。

• Q2 和 Q3

  接PWM的互补信号（~PWM）。

• 电机两端电压在+Vbus 和 -Vbus之间高速切换。

方式二：单极性驱动

这是目前大多数高效H桥方案采用的方式。

• Q1

  = 固定ON（或低频PWM）

• Q4

  = 高频PWM（占空比D控制速度）

• Q2 = Q3

  = 固定OFF

• 当Q4导通时：电机电压 ≈ +Vbus

• 当Q4关断时：电机电感电流通过Q1（或Q3的体二极管）续流 →慢衰减模式

2. 死区是什么？为什么需要它？

死区就是在互补PWM切换时刻，故意插入一段两路都为低（截止）的时间。让前一个管子完全关断后再打开下一个。

3. 互补带死区的波形分析

下面这几张图能直观看到死区如何插入：

经典互补PWM带死区波形：

更清晰的时序图（STM32风格），注意死区标注：

在死区期间，感性负载电流通过体二极管续流，所以要关注二极管的反向恢复时间（trr）。