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的硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)，降低了(le)硬(ying)件(jian)的成本(ben)。利(li)用軟件(jian)PWM不用外部的硬(ying)件(jian)PWM和電(dian)壓比較器，只(zhi)需要(yao)功率(lv)MOSFET、續流磁(ci)芯、儲能電(dian)容等元器件(jian)，大大簡化了(le)外圍電(dian)路(lu)。

    可控制涓流大小。在(zai)PWM控制充電(dian)的過程(cheng)中,單片(pian)機可實時(shi)檢測(ce)ADC端(duan)口上充電(dian)電(dian)流的大小，并根(gen)據充電(dian)電(dian)流大小與(yu)設定的涓流進行(xing)比(bi)較，以決定PWM占空比(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)流(liu)(liu)(liu)控制(zhi)精度低(di)。充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)大小的(de)(de)(de)(de)(de)感知是通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻來實現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)，采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻上的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降傳到單(dan)(dan)片機的(de)(de)(de)(de)(de)ADC輸入端口，單(dan)(dan)片機讀(du)取(qu)本端口的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)就可(ke)以知道充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)大小。若(ruo)(ruo)設(she)定采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻為(wei)Rsample（單(dan)(dan)位(wei)(wei)為(wei)Ω），采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)降為(wei)Vsample（單(dan)(dan)位(wei)(wei)為(wei)mV）， 10位(wei)(wei)ADC的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)為(wei)5.0V。則ADC的(de)(de)(de)(de)(de)1 LSB對應的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)值(zhi)為(wei) 5000mV/1024≈5mV。一個5mV的(de)(de)(de)(de)(de)數值(zhi)轉換成電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)就是50mA，所以軟件(jian)PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)控制(zhi)精度最大為(wei)50mA。若(ruo)(ruo)想增加軟件(jian)PWM的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)控制(zhi)精度，可(ke)以設(she)法降低(di)ADC的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)或采(cai)(cai)用10位(wei)(wei)以上ADC的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)片機。

   PWM采用軟啟動(dong)的(de)方式。在(zai)(zai)進行大電流快速(su)充電的(de)過程(cheng)中(zhong)，充電從停(ting)止到重(zhong)新啟動(dong)的(de)過程(cheng)中(zhong)，由于(yu)磁芯上(shang)的(de)反(fan)電動(dong)勢的(de)存在(zai)(zai)，所(suo)以在(zai)(zai)重(zhong)新充電時(shi)必須降(jiang)低PWM的(de)有效占空(kong)比,以克服(fu)由于(yu)軟件(jian)調(diao)整PWM的(de)速(su)度(du)比較慢(man)而帶來的(de)無法控制(zhi)充電電流的(de)問題。

   充電效率(lv)不是很高(gao)。在快(kuai)速(su)(su)(su)充電時，因(yin)為采(cai)用了(le)充電軟啟動，再加上單片機的PWM調整速(su)(su)(su)度比較慢，所(suo)以實際上停止充電或小電流慢速(su)(su)(su)上升充電的時間是比較大的。

    為(wei)了克服2和3缺(que)點帶來的(de)(de)充電(dian)(dian)效率低的(de)(de)問題，我們可以采用充電(dian)(dian)時(shi)間(jian)(jian)比較長，而停止充電(dian)(dian)時(shi)間(jian)(jian)比較短的(de)(de)充電(dian)(dian)方(fang)式，例如充2s停50ms，再(zai)加上軟(ruan)啟(qi)動(dong)時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)流慢速啟(qi)動(dong)折合成的(de)(de)停止充電(dian)(dian)時(shi)間(jian)(jian)，設定為(wei)50ms，則實(shi)際充電(dian)(dian)效率為(wei)（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣(yang)也可以保證充電(dian)(dian)效率在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：
   電流(liu)精(jing)度(du)(du)高。充電電流(liu)的(de)控制精(jing)度(du)(du)只(zhi)與電流(liu)采(cai)樣電阻的(de)精(jing)度(du)(du)有關(guan)，與單片機沒有關(guan)系。不受軟件PWM的(de)調整(zheng)速度(du)(du)和(he)ADC的(de)精(jing)度(du)(du)限制。

充(chong)電(dian)效率高(gao)。不存在軟件PWM的慢啟動問題，所以(yi)在相同(tong)的恒流充(chong)電(dian)和相同(tong)的充(chong)電(dian)時間內，充(chong)到電(dian)池中的能量高(gao)。

 對電(dian)池(chi)損害小。由于(yu)充電(dian)時的(de)電(dian)流比較穩定，波動幅度(du)很(hen)小，所以對電(dian)池(chi)的(de)沖擊很(hen)小，另外TL494還具有限壓作用(yong)，可以很(hen)好地保護電(dian)池(chi)。

缺點：
硬件的(de)(de)價格比較(jiao)貴(gui)。TL494的(de)(de)使用(yong)在帶來以上優點(dian)的(de)(de)同(tong)時，增加了產(chan)品的(de)(de)成本，可以采(cai)用(yong)LM358或LM393的(de)(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(chong)電(dian)(dian)過程中可(ke)以這樣(yang)控(kong)(kong)制充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)：采用恒流(liu)(liu)大電(dian)(dian)流(liu)(liu)快速充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可(ke)以把單(dan)片(pian)機(ji)的(de)PWM輸出全部為(wei)高(gao)(gao)電(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控(kong)(kong)制芯片(pian)高(gao)(gao)電(dian)(dian)平(ping)(ping)使能）或(huo)低電(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控(kong)(kong)制芯片(pian)低電(dian)(dian)平(ping)(ping)使能）；當進(jin)行涓流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可(ke)以把單(dan)片(pian)機(ji)的(de)PWM控(kong)(kong)制端(duan)口輸出PWM信(xin)號，然(ran)后(hou)通(tong)過測(ce)試電(dian)(dian)流(liu)(liu)采樣(yang)電(dian)(dian)阻上的(de)壓降來調整PWM的(de)占空比(bi)，直(zhi)到符合要求為(wei)止。