[电调]AM32电调调参系列 —— Complementary PWM参数的作用与分析

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在AM32固件中，​​Complementary PWM（互补PWM）​​ 的选择对电调的性能、效率和发热有根本性的影响。下面我将详细分析勾选与不勾选这一选项的区别、效果和具体表现。

一、 核心概念：什么是Complementary PWM？​​
要理解这个选项，首先要了解无刷电机电调的基本驱动方式。电调通过六个MOSFET（构成三相全桥电路）来控制电机的三相。

• ​​传统PWM模式（非互补，即不勾选）​​：
  • ​​工作方式​​：在这种模式下，每次只有​​一个​​MOSFET被PWM信号驱动。通常是高侧的MOSFET进行高频的PWM开关，而低侧的MOSFET要么完全导通（在驱动阶段），要么完全关闭（在续流阶段）。
  • ​​别名​​：这也被称为​​同步整流（Synchronous Rectification, SyncRect）模式​​。因为电调MCU会主动控制低侧MOSFET在特定时刻导通，以形成高效的电流续流路径。
• ​​互补PWM模式（勾选）​​：
  • ​​工作方式​​：在这种模式下，​​一对MOSFET（高侧和低侧）同时被相位相反的PWM信号驱动​​。当一个桥臂的高侧MOSFET进行PWM开关时，其对应的低侧MOSFET则进行​​互补的​​开关（即高侧开则低侧关，高侧关则低侧开）。
  • ​​别名​​：这通常被称为​​非同步整流或异步整流模式​​。因为在PWM关断期间，电流的续流是通过MOSFET的体二极管（Body Diode）完成的，MCU不再主动控制低侧MOSFET导通来形成路径。

二、 勾选 Complementary PWM（互补模式）的效果与表现​

工作原理​​

使能互补PWM后，电调对每个桥臂的控制信号如下图所示：

下面这个图感觉不对，这样的画法没有相反啊

High-Side: [PWM ] _|¯|_|¯|_ (50% Duty Cycle example)
Low-Side:  [~PWM] _|¯|_|¯|_ (完全相反的信号)

重要提示​​：在实际驱动中，会插入一个非常短的 ​​“死区时间”（Dead Time）​​，防止高侧和低侧MOSFET同时导通导致短路（直通）。

​​具体表现与优缺点​​​​

1. 优点​​：
   1. ​​简化控制逻辑​​：控制算法相对简单，在某些硬件上可能更容易实现。
   2. ​​潜在的更高 PWM 分辨率​​：由于所有MOSFET都参与PWM调制，在某些实现中可能能提供更精细的控制。
2. ​​缺点​​：
   1. ​​效率低，发热量大​​：这是最关键的缺点。在PWM关断期间，电流被迫通过MOSFET的​​体二极管​​续流。体二极管的导通压降（通常为0.7V-1.5V）远高于MOSFET导通时的内阻（Rds(on)，导通时仅产生毫伏级压降）。根据焦耳定律（P = I * V），大电流会在体二极管上产生巨大的热量（P = I * 0.7V），导致​​电调温度急剧上升​​。
   2. ​​不适用于大电流应用​​：由于上述发热问题，互补模式绝对不适用于无人机、尤其是竞速无人机这种需要持续大电流输出的场景。它通常只在某些特定的低压、小电流舵机或风机应用中出现。

​​典型现象​​

• ​​电调迅速发烫​​，即使空载或轻载运行。
• 整体效率低下，飞行时间（续航）显著缩短。
• 为了维持输出功率，需要从电池抽取更大电流，可能引发电池电压骤降。

三、 不勾选 Complementary PWM（同步整流模式）的效果与表现​​

​​工作原理​​

这是AM32以及现代高性能电调的​​标准和工作模式​​。其控制逻辑如下：

• ​​PWM导通期间​​：高侧MOSFET进行PWM开关，低侧MOSFET​​完全导通​​。
• ​​PWM关断期间​​：高侧MOSFET关闭，MCU会​​主动打开​​低侧MOSFET，为电流提供一个​​低阻抗的续流路径​​。​​

具体表现与优缺点​​​​

1. 优点​​：
   1. ​​效率极高，发热量小​​：电流续流通过低侧MOSFET的​​低内阻（Rds(on)）​​ 完成。例如，一个Rds(on)为1mΩ的MOSFET，在40A电流下产生的热损耗仅为 P = I² * R = 40² * 0.001 = 1.6W。相比互补模式下通过体二极管的损耗（P = 40A * 0.7V = 28W）有天壤之别。
   2. ​​适合高功率、大电流应用​​：这是无人机能够实现强大动力的技术基础。
   3. ​​功率密度高​​：由于效率高、发热小，电调可以做得非常小巧而功率强大。
2. ​​缺点​​：
   1. ​​控制逻辑复杂​​：MCU需要精确地控制六个MOSFET的开关时序和状态，对软件算法要求更高。
   2. ​​需要精确的死区时间管理​​：虽然也需要死区时间，但其管理策略与互补模式不同，需要避免在切换瞬间出现直通。

典型现象​​

• ​​电调运行凉爽​​，即使在激烈飞行后，温度也处于可控范围。
• 系统效率高，能最大化利用电池能量，延长飞行时间。
• 能提供极其强劲和流畅的动力输出。

​​四、 对比总结与实战建议

实战建议与结论

1. ​​​​对于99.9%的AM32用户，你应该确保【Complementary PWM】选项【不被勾选】。​​ 这是保证你的电调能够高效、可靠、大功率运行的基石。
2. ​​如果你勾选了它，最直接、最明显的现象就是：你的电调和电机将会在短时间内变得异常烫手​​，甚至可能因为过热而损坏。飞行时间会大幅缩短，动力也会显得疲软。
3. ​​为什么AM32要提供这个选项？​​ 这主要是为了​​兼容性​​和​​调试目的​​。某些非常古老或特殊设计的电调硬件可能需要在互补模式下才能正常工作。对于绝大多数现代电调硬件（如基于GD32或STM32的ESC），同步整流模式是唯一正确的选择。
4. ​​关联设置​​：与同步整流模式紧密相关的另一个重要参数是 ​​【PWM频率（PWM Frequency）】​​。你需要根据你的电机KV值和极对数来选择合适的PWM频率，以实现最佳的运行平稳度和效率。例如，高KV电机通常需要更高的PWM频率。

​​总而言之，在AM32配置中，请将【Complementary PWM】视为一个“危险选项”，除非你非常清楚自己在做什么，否则永远不要勾选它。保持默认的同步整流模式，你的电调才能发挥出应有的性能。​