PWM制御のデューティ変更時におけるトラブル

質問

SH7211マイコンのPWM(モード1)を使用して、定電流制御をしています。
PWMの周期を10KHzとし、その割り込みの周期で電流値を増設のADコンバータで取得、PID演算の後にPWMのデューティを変更して電流を制御するフィードバック機構です。
この時、10KHzで割り込みをして電流を一定に保つようデューティを常に変更しているのですが、過度に電流を流さないようデューティの値を変更する時はデューティが50%以上にならないようにしています。
ですが、PWM出力をオシロで見ていると、例えば電流値を5Aから1Aへ変更しようとした時、変更するタイミングで何故かデューティが100%以上になってしまい、本来電流値が下がるべき所で一瞬だけ5A以上となる現象に悩まされています。
CPUのマニュアルに、「周期レジスタとデューティレジスタのコンペアマッチが同時に発生すると出力は変化しない」とあり、その時デューティが100%以上になってしまう動作例が載っているのですが、プログラム上でデューティは50%以上にならないようにしていますので、この箇所は問題ないかと思います。

今現在わかっている事ですが

1)　割り込みで常にデューティは書き換えているのですが、電流値を変化させた時、つまりデューティレジスタの値を急激に変化させた時に発生しているように見えます。2A→1A程度の変化では発生しません。

2)　5A→1Aと減らした時と、1A→5Aと増やした時両方で発生します。

3)　デューティを変更する直前でブレークをかけて、適当なタイミングでブレーク解除した時、この現象が発生する時と発生しない時があります(デューティを変更するタイミングが問題？)。

4)　デューティレジスタの値を0とした場合、上記に書きました「周期レジスタとデューティレジスタのコンペアマッチが同時に発生すると出力は変化しない」事に該当するかもしれないと考え、デューティレジスタの値が0の時は強制的に値を10としましたが、この現象が発生しました。

また、プログラムの中身ですが
1)　周期レジスタの値は3999、デューティレジスタの値は0～1999の値で変化。
2)　出力は初期出力がHi、コンペアマッチでLowというHi→Low出力。
3)　割り込み関数の中でADコンバータから値を取得→PID演算→デューティレジスタの値を変更という処理をしています。
4)　割り込みレベルを他の割り込みと比べて一番高くしているため、割り込み関数処理中に他の割り込みは発生しません。

長文申し訳ございませんが、何か同じような現象が起きた方、または何かしらの解決策をご存知の方、アドバイスを宜しくお願いします。

回答No.1

bug_bug · ベストアンサー

とりあえず、ざっくり簡単なとこだけ。

TCNTがフリーランカウンタになっているならば、デューティー変更の際気をつけないとコンペアマッチが発生せず、１パルス分おかしな波形になったり、使い方によってはデューティーが逆転する可能性さえもありますね。
この場合、デューティーの変化量が大きいほど事象が発生しやすくなります。

サンプルの例で例えるならばデューティーレジスタを1999から399に変更した場合に、TCNTが400-1998の間にあると、1999で発生すべきコンペアマッチが発生せず、TCNTが次周期の399に達するまでHiを保持するでしょう。

TCNTも割り込みの度に初期化してあげることでとりあえず現象が収まるならばここが問題じゃないでしょうか？
TCNTをフリーランカウンタとして使うためにはファーム側できちんと出力波形について条件分岐する必要があります。

コンペアマッチでトグルする仕様だったりすると1A->5Aへの変更時も同一周期に２度コンペアマッチが発生してしまうなど
意図しない動作をする可能性がありますね。

質問内容にここらの考慮が記載されてませんでしたので念のため。

お礼

bug_bug様、ご回答有難うございます。

bug_bug様が仰るとおり、TCNTについては何も考えておらず、フリーランカウンタになっています。
動作検証ができるのは1月5日なのですが、その時に早速試してみます。

大変貴重なご意見、有難うございました。

補足

回答への補足にて失礼します。

本日、実機にて動作確認をしてみた所、bug_bug様が仰ったとおり、TCNTとデューティレジスタの関係で、コンペアマッチせずに次の周期まで出力が維持されたため、このような現象が起きた事を確認できました。
プログラムに更なるコーティングを施し、今では問題なく動作しております。
これで、本制御のメインであるPID部分に専念できます。
これもbug_bug様のおかげです。
真に有難うございました。