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)PWM的(de)硬(ying)件電(dian)路，降低了(le)硬(ying)件的(de)成(cheng)本(ben)。利用(yong)(yong)軟(ruan)件PWM不用(yong)(yong)外(wai)(wai)部的(de)硬(ying)件PWM和電(dian)壓(ya)比較器(qi)，只需要功率MOSFET、續流磁芯、儲能(neng)電(dian)容等元(yuan)器(qi)件，大(da)大(da)簡化了(le)外(wai)(wai)圍電(dian)路。

    可控制涓(juan)流(liu)大(da)(da)小(xiao)。在PWM控制充電(dian)的(de)(de)(de)過程中,單片機可實時檢測ADC端口上充電(dian)電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)，并(bing)根據充電(dian)電(dian)流(liu)大(da)(da)小(xiao)與(yu)設定的(de)(de)(de)涓(juan)流(liu)進行比(bi)較，以決(jue)定PWM占空比(bi)的(de)(de)(de)調整(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)(dian)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)低。充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小的(de)(de)(de)(de)感(gan)知是通過電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)來實現的(de)(de)(de)(de)，采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)降傳到(dao)單(dan)片機(ji)的(de)(de)(de)(de)ADC輸入(ru)端口，單(dan)片機(ji)讀(du)取本(ben)端口的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)就(jiu)可以(yi)(yi)知道(dao)充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小。若設定采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)為(wei)(wei)(wei)Rsample（單(dan)位(wei)為(wei)(wei)(wei)Ω），采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)降為(wei)(wei)(wei)Vsample（單(dan)位(wei)為(wei)(wei)(wei)mV）， 10位(wei)ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei)(wei)(wei)5.0V。則ADC的(de)(de)(de)(de)1 LSB對應的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)值為(wei)(wei)(wei) 5000mV/1024≈5mV。一個5mV的(de)(de)(de)(de)數值轉換成電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)值就(jiu)是50mA，所(suo)以(yi)(yi)軟件PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)最(zui)大(da)為(wei)(wei)(wei)50mA。若想增加軟件PWM的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)，可以(yi)(yi)設法降低ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)或采(cai)用(yong)10位(wei)以(yi)(yi)上(shang)ADC的(de)(de)(de)(de)單(dan)片機(ji)。

   PWM采用軟啟動的(de)方式。在(zai)進行大電(dian)(dian)(dian)流快速(su)充(chong)電(dian)(dian)(dian)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)從停止到重(zhong)新啟動的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，由于磁芯上的(de)反電(dian)(dian)(dian)動勢的(de)存在(zai)，所以(yi)在(zai)重(zhong)新充(chong)電(dian)(dian)(dian)時必(bi)須降低PWM的(de)有效(xiao)占(zhan)空比,以(yi)克服由于軟件調整PWM的(de)速(su)度比較慢而帶(dai)來的(de)無法控(kong)制充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流的(de)問題。

   充(chong)電效率不是(shi)很高。在快速充(chong)電時(shi)，因為采用了(le)充(chong)電軟啟動，再加上(shang)單片機的(de)PWM調整速度比較慢(man)，所以實際(ji)上(shang)停止充(chong)電或小電流慢(man)速上(shang)升充(chong)電的(de)時(shi)間是(shi)比較大的(de)。

    為(wei)了克服2和3缺點(dian)帶來的(de)充(chong)電(dian)(dian)效率(lv)低的(de)問題，我們可以采用充(chong)電(dian)(dian)時間(jian)比較(jiao)長(chang)，而停(ting)止充(chong)電(dian)(dian)時間(jian)比較(jiao)短(duan)的(de)充(chong)電(dian)(dian)方式，例如(ru)充(chong)2s停(ting)50ms，再(zai)加(jia)上軟啟動時的(de)電(dian)(dian)流慢速啟動折(zhe)合成(cheng)的(de)停(ting)止充(chong)電(dian)(dian)時間(jian)，設定(ding)為(wei)50ms，則(ze)實際充(chong)電(dian)(dian)效率(lv)為(wei)（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣(yang)也可以保(bao)證充(chong)電(dian)(dian)效率(lv)在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(liu)精度(du)高。充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)的控制精度(du)只與(yu)電(dian)(dian)流(liu)采樣電(dian)(dian)阻的精度(du)有(you)關(guan)(guan)，與(yu)單片機沒有(you)關(guan)(guan)系。不(bu)受軟件PWM的調整(zheng)速(su)度(du)和ADC的精度(du)限制。

充電效率高(gao)。不存在(zai)軟件PWM的慢啟(qi)動問題，所以(yi)在(zai)相同的恒流充電和相同的充電時間(jian)內，充到電池中的能量高(gao)。

 對(dui)電(dian)池(chi)損害(hai)小(xiao)(xiao)。由于充電(dian)時的電(dian)流比較穩定，波動幅度(du)很(hen)小(xiao)(xiao)，所以(yi)(yi)對(dui)電(dian)池(chi)的沖(chong)擊很(hen)小(xiao)(xiao)，另外(wai)TL494還具有(you)限壓作用，可以(yi)(yi)很(hen)好地保護電(dian)池(chi)。

缺點：
硬件的價(jia)格(ge)比較貴(gui)。TL494的使用(yong)在帶來以上優點的同時，增(zeng)加了產品的成本，可(ke)以采用(yong)LM358或LM393的方式進行(xing)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(zai)充電(dian)(dian)過程(cheng)中可以這樣控(kong)制充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)：采用恒流(liu)(liu)大電(dian)(dian)流(liu)(liu)快(kuai)速充電(dian)(dian)時(shi)，可以把(ba)單(dan)片機的(de)PWM輸出全部為高電(dian)(dian)平（PWM控(kong)制芯片高電(dian)(dian)平使能）或低(di)(di)電(dian)(dian)平（PWM控(kong)制芯片低(di)(di)電(dian)(dian)平使能）；當(dang)進行涓流(liu)(liu)充電(dian)(dian)時(shi)，可以把(ba)單(dan)片機的(de)PWM控(kong)制端口輸出PWM信號，然后通過測試電(dian)(dian)流(liu)(liu)采樣電(dian)(dian)阻(zu)上(shang)的(de)壓(ya)降來(lai)調整PWM的(de)占空(kong)比(bi)，直(zhi)到符合要求為止(zhi)。