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PWM的(de)硬件(jian)(jian)(jian)電路，降低了硬件(jian)(jian)(jian)的(de)成(cheng)本(ben)。利用(yong)軟件(jian)(jian)(jian)PWM不用(yong)外(wai)部的(de)硬件(jian)(jian)(jian)PWM和電壓比較器，只需要功率MOSFET、續流磁芯、儲(chu)能電容等元器件(jian)(jian)(jian)，大大簡化了外(wai)圍電路。

    可控(kong)制涓(juan)流大(da)小(xiao)。在(zai)PWM控(kong)制充電(dian)(dian)的過程(cheng)中,單片機可實時檢測ADC端口上充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流的大(da)小(xiao)，并根據充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大(da)小(xiao)與設(she)定(ding)的涓(juan)流進行(xing)比(bi)較，以決定(ding)PWM占空(kong)比(bi)的調(diao)整(zheng)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)流(liu)控(kong)制精度(du)低。充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大小的(de)感知是(shi)通過電(dian)(dian)(dian)流(liu)采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)來實現的(de)，采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)上的(de)壓(ya)降傳到單(dan)片(pian)(pian)機的(de)ADC輸入端(duan)口(kou)，單(dan)片(pian)(pian)機讀(du)取本端(duan)口(kou)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)就(jiu)(jiu)可以知道充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大小。若設定(ding)采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)為Rsample（單(dan)位(wei)(wei)為Ω），采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)壓(ya)降為Vsample（單(dan)位(wei)(wei)為mV）， 10位(wei)(wei)ADC的(de)參考電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為5.0V。則ADC的(de)1 LSB對應(ying)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)值為 5000mV/1024≈5mV。一個5mV的(de)數值轉(zhuan)換成電(dian)(dian)(dian)流(liu)值就(jiu)(jiu)是(shi)50mA，所以軟件(jian)PWM電(dian)(dian)(dian)流(liu)控(kong)制精度(du)最(zui)大為50mA。若想增(zeng)加軟件(jian)PWM的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)控(kong)制精度(du)，可以設法降低ADC的(de)參考電(dian)(dian)(dian)壓(ya)或采(cai)(cai)用10位(wei)(wei)以上ADC的(de)單(dan)片(pian)(pian)機。

   PWM采用(yong)軟啟(qi)動(dong)的方式。在進(jin)行大電(dian)流快(kuai)速充電(dian)的過程中，充電(dian)從停止到重新啟(qi)動(dong)的過程中，由(you)(you)于磁芯上的反電(dian)動(dong)勢的存在，所以(yi)在重新充電(dian)時必須(xu)降低PWM的有效(xiao)占(zhan)空比,以(yi)克(ke)服由(you)(you)于軟件調整PWM的速度比較慢而帶來的無法控制充電(dian)電(dian)流的問題。

   充(chong)電(dian)效率不是(shi)很高。在快速(su)充(chong)電(dian)時(shi)，因為采用了充(chong)電(dian)軟啟動(dong)，再加上(shang)單片機的(de)PWM調整速(su)度比較(jiao)慢(man)，所以實(shi)際上(shang)停止充(chong)電(dian)或小電(dian)流慢(man)速(su)上(shang)升充(chong)電(dian)的(de)時(shi)間(jian)是(shi)比較(jiao)大的(de)。

    為了克服2和(he)3缺點帶來(lai)的(de)充(chong)電效(xiao)率低的(de)問題，我們可以采用充(chong)電時(shi)間比較(jiao)長，而(er)停止充(chong)電時(shi)間比較(jiao)短的(de)充(chong)電方式(shi)，例如(ru)充(chong)2s停50ms，再加上軟(ruan)啟動時(shi)的(de)電流慢速啟動折合成(cheng)的(de)停止充(chong)電時(shi)間，設定為50ms，則實際(ji)充(chong)電效(xiao)率為（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣也可以保證充(chong)電效(xiao)率在(zai)90%以上。

   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)(dian)流精(jing)度(du)(du)高。充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流的控(kong)制精(jing)度(du)(du)只與(yu)電(dian)(dian)流采樣電(dian)(dian)阻的精(jing)度(du)(du)有關，與(yu)單片機沒有關系。不(bu)受軟件(jian)PWM的調整速度(du)(du)和(he)ADC的精(jing)度(du)(du)限制。

充(chong)電(dian)效率(lv)高。不(bu)存在(zai)軟(ruan)件PWM的(de)慢啟動(dong)問題，所(suo)以(yi)在(zai)相(xiang)同的(de)恒流充(chong)電(dian)和(he)相(xiang)同的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)內，充(chong)到電(dian)池中(zhong)的(de)能量(liang)高。

 對(dui)電(dian)(dian)池損害小(xiao)。由于充電(dian)(dian)時的電(dian)(dian)流(liu)比較穩(wen)定，波動幅度很(hen)小(xiao)，所(suo)以對(dui)電(dian)(dian)池的沖擊很(hen)小(xiao)，另外TL494還(huan)具有限(xian)壓作用，可以很(hen)好地保護電(dian)(dian)池。

缺點：
硬件的(de)價格比較貴。TL494的(de)使用(yong)在帶(dai)來以(yi)上優點的(de)同時，增加了產品(pin)的(de)成(cheng)本(ben)，可以(yi)采用(yong)LM358或LM393的(de)方式進行克服。

 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。
在充電(dian)(dian)過程中可以(yi)這樣控制(zhi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流：采(cai)用(yong)恒流大(da)電(dian)(dian)流快速充電(dian)(dian)時(shi)(shi)，可以(yi)把單片機的PWM輸(shu)出(chu)全部(bu)為高電(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控制(zhi)芯片高電(dian)(dian)平(ping)(ping)使(shi)能(neng)）或低電(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控制(zhi)芯片低電(dian)(dian)平(ping)(ping)使(shi)能(neng)）；當進行(xing)涓流充電(dian)(dian)時(shi)(shi)，可以(yi)把單片機的PWM控制(zhi)端口輸(shu)出(chu)PWM信號(hao)，然后通過測(ce)試電(dian)(dian)流采(cai)樣電(dian)(dian)阻上的壓降(jiang)來調整PWM的占空比，直到符合要(yao)求(qiu)為止。