隨著電子技術的發展，出現了多種PWM技術，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而本文介紹的是在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協調變化。可以通過調整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。
PWM技術的具體應用
PWM軟件法控制充電電流
    本方法的基本思想就是利用單片機具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過軟件的方法調整單片機的PWM控制寄存器來調整PWM的占空比，從而控制充電電流。本方法所要求的單片機必須具有ADC端口和PWM端口這兩個必須條件，另外ADC的位數盡量高，單片機的工作速度盡量快。在調整充電電流前，單片機先快速讀取充電電流的大小，然后把設定的充電電流與實際讀取到的充電電流進行比較，若實際電流偏小則向增加充電電流的方向調整PWM的占空比；若實際電流偏大則向減小充電電流的方向調整PWM的占空比。在軟件PWM的調整過程中要注意ADC的讀數偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾，合理采用算術平均法等數字濾波技術。軟件PWM法具有以下優缺點。
優點：
    簡化了(le)(le)PWM的(de)(de)硬件(jian)電(dian)(dian)路，降低了(le)(le)硬件(jian)的(de)(de)成本。利用軟件(jian)PWM不用外部的(de)(de)硬件(jian)PWM和電(dian)(dian)壓比較器(qi)，只需(xu)要功率(lv)MOSFET、續流(liu)磁芯、儲(chu)能電(dian)(dian)容等元(yuan)器(qi)件(jian)，大大簡化了(le)(le)外圍電(dian)(dian)路。

    可(ke)控制(zhi)(zhi)涓流(liu)(liu)大(da)小(xiao)。在PWM控制(zhi)(zhi)充(chong)電的過程中(zhong),單片機(ji)可(ke)實時檢測(ce)ADC端口上充(chong)電電流(liu)(liu)的大(da)小(xiao)，并根據充(chong)電電流(liu)(liu)大(da)小(xiao)與(yu)設定的涓流(liu)(liu)進行比(bi)較，以決(jue)定PWM占空(kong)比(bi)的調整方向。

    電池喚醒充電。單片機利用ADC端口與PWM的寄存器可以任意設定充電電流的大小，所以，對于電池電壓比較低的電池，在上電后，可以采取小電流充一段時間的方式進行充電喚醒，并且在小電流的情況下可以近似認為恒流，對電池的沖擊破壞也較小。
缺點：
     電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)(kong)制精度(du)低。充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小的(de)(de)(de)(de)感知(zhi)是通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻來(lai)實現的(de)(de)(de)(de)，采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻上的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降(jiang)傳到單(dan)片機(ji)的(de)(de)(de)(de)ADC輸入端(duan)口(kou)(kou)，單(dan)片機(ji)讀取(qu)本(ben)端(duan)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)就可(ke)(ke)以知(zhi)道充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小。若設(she)定采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻為(wei)(wei)(wei)Rsample（單(dan)位為(wei)(wei)(wei)Ω），采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降(jiang)為(wei)(wei)(wei)Vsample（單(dan)位為(wei)(wei)(wei)mV）， 10位ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)為(wei)(wei)(wei)5.0V。則(ze)ADC的(de)(de)(de)(de)1 LSB對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)值為(wei)(wei)(wei) 5000mV/1024≈5mV。一個(ge)5mV的(de)(de)(de)(de)數值轉換成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)值就是50mA，所以軟件PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)(kong)制精度(du)最大(da)為(wei)(wei)(wei)50mA。若想(xiang)增(zeng)加軟件PWM的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)(kong)制精度(du)，可(ke)(ke)以設(she)法降(jiang)低ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)或采(cai)(cai)用10位以上ADC的(de)(de)(de)(de)單(dan)片機(ji)。

   PWM采(cai)用軟(ruan)啟(qi)動(dong)的(de)(de)(de)方式。在進行(xing)大電(dian)流快速充(chong)電(dian)的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)，充(chong)電(dian)從(cong)停止到重新啟(qi)動(dong)的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)，由于磁芯上(shang)的(de)(de)(de)反電(dian)動(dong)勢的(de)(de)(de)存在，所以(yi)在重新充(chong)電(dian)時必須降低PWM的(de)(de)(de)有效占空比,以(yi)克服由于軟(ruan)件調整PWM的(de)(de)(de)速度比較慢而帶來的(de)(de)(de)無法控(kong)制充(chong)電(dian)電(dian)流的(de)(de)(de)問題。

   充電(dian)效率不是(shi)很高(gao)。在快速(su)充電(dian)時(shi)，因(yin)為采用(yong)了充電(dian)軟啟(qi)動，再加上(shang)單片機的PWM調整速(su)度比(bi)較(jiao)慢，所以實際上(shang)停止充電(dian)或小電(dian)流慢速(su)上(shang)升充電(dian)的時(shi)間是(shi)比(bi)較(jiao)大的。

    為(wei)了克服2和(he)3缺點帶來的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)效率低的(de)(de)問題(ti)，我(wo)們可以(yi)采用充(chong)電(dian)(dian)時(shi)間比較長，而停止充(chong)電(dian)(dian)時(shi)間比較短的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)方式，例如充(chong)2s停50ms，再加上(shang)軟啟動(dong)時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)流慢(man)速(su)啟動(dong)折合成的(de)(de)停止充(chong)電(dian)(dian)時(shi)間，設(she)定為(wei)50ms，則實(shi)際(ji)充(chong)電(dian)(dian)效率為(wei)（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這(zhe)樣也可以(yi)保證充(chong)電(dian)(dian)效率在90%以(yi)上(shang)。

   純硬件PWM法控制充電電流
由于單片機的工作頻率一般都在4MHz左右，由單片機產生的PWM的工作頻率是很低的，再加上單片機用ADC方式讀取充電電流需要的時間，因此用軟件PWM的方式調整充電電流的頻率是比較低的，為了克服以上的缺陷，可以采用外部高速PWM的方法來控制充電電流。現在智能充電器中采用的PWM控制芯片主要有TL494等,本PWM控制芯片的工作頻率可以達到300kHz以上，外加阻容元件就可以實現對電池充電過程中的恒流限壓作用，單片機只須用一個普通的I/O端口控制TL494使能即可。另外也可以采用電壓比較器替代TL494，如LM393和LM358等。采用純硬件PWM具有以下優缺點。
優點：
   電(dian)流(liu)(liu)精度(du)高。充電(dian)電(dian)流(liu)(liu)的控(kong)制精度(du)只(zhi)與(yu)電(dian)流(liu)(liu)采樣(yang)電(dian)阻的精度(du)有關，與(yu)單片機沒有關系。不受軟件(jian)PWM的調整速度(du)和(he)ADC的精度(du)限制。

充(chong)電(dian)(dian)(dian)效率高。不存在(zai)軟(ruan)件PWM的(de)慢(man)啟動問題，所(suo)以在(zai)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)恒流(liu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)和相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)時間內，充(chong)到電(dian)(dian)(dian)池(chi)中的(de)能量高。

 對電(dian)池(chi)損害小(xiao)。由于充電(dian)時的電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)穩(wen)定，波動(dong)幅度很小(xiao)，所以對電(dian)池(chi)的沖擊很小(xiao)，另外TL494還具(ju)有限壓作(zuo)用，可以很好地保(bao)護(hu)電(dian)池(chi)。

缺點：
硬件的價格比較貴(gui)。TL494的使用(yong)在帶(dai)來以(yi)上優點的同(tong)時(shi)，增加了(le)產品的成(cheng)本，可(ke)以(yi)采用(yong)LM358或(huo)LM393的方式進(jin)行克(ke)服。

 涓流控制簡單，并且是脈動的。電池充電結束后，一般采用涓流充電的方式對電池維護充電，以克服電池的自放電效應帶來的容量損耗。單片機的普通I/O控制端口無法實現PWM端口的功能，即使可以用軟件模擬的方法實現簡單的PWM功能，但由于單片機工作的實時性要求，其軟件模擬的PWM頻率也比較低，所以最終采用的還是脈沖充電的方式，例如在10%的時間是充電的，在另外90%時間內不進行充電。這樣對充滿電的電池的沖擊較小。
單片機 PWM控制端口與硬件PWM融合
對于單純硬件PWM的涓流充電的脈動問題，可以采用具有PWM端口的單片機，再結合外部PWM芯片即可解決涓流的脈動性。
在充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中可以這樣(yang)控(kong)制(zhi)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)：采用恒流(liu)大(da)電(dian)(dian)流(liu)快速(su)充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可以把單片(pian)機(ji)的(de)PWM輸出(chu)全部(bu)為(wei)高電(dian)(dian)平（PWM控(kong)制(zhi)芯(xin)(xin)片(pian)高電(dian)(dian)平使能）或低電(dian)(dian)平（PWM控(kong)制(zhi)芯(xin)(xin)片(pian)低電(dian)(dian)平使能）；當進行涓流(liu)充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可以把單片(pian)機(ji)的(de)PWM控(kong)制(zhi)端口輸出(chu)PWM信號，然后通過(guo)測試電(dian)(dian)流(liu)采樣(yang)電(dian)(dian)阻上的(de)壓降來調整PWM的(de)占空比(bi)，直到符(fu)合要求為(wei)止(zhi)。