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(hua)了(le)PWM的硬件(jian)電路(lu)，降低(di)了(le)硬件(jian)的成本。利用軟件(jian)PWM不用外(wai)部的硬件(jian)PWM和電壓比較器(qi)，只需(xu)要功率MOSFET、續流磁(ci)芯(xin)、儲能電容等元器(qi)件(jian)，大大簡化(hua)了(le)外(wai)圍電路(lu)。

    可(ke)(ke)控(kong)制涓流(liu)大小。在PWM控(kong)制充(chong)電(dian)的(de)(de)過程中,單片(pian)機可(ke)(ke)實時檢測ADC端口(kou)上充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)的(de)(de)大小，并(bing)根據充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)大小與設定的(de)(de)涓流(liu)進行(xing)比較，以決定PWM占空比的(de)(de)調(diao)整方向(xiang)。

    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)(dian)流(liu)(liu)控制精度(du)低。充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)感知是通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)采樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻來實現(xian)的(de)(de)(de)(de)，采樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻上的(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)傳(chuan)到單(dan)片(pian)(pian)機的(de)(de)(de)(de)ADC輸入端口(kou)(kou)，單(dan)片(pian)(pian)機讀取本端口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)就可(ke)(ke)以(yi)(yi)知道充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)。若設定采樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻為(wei)Rsample（單(dan)位為(wei)Ω），采樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)(de)壓(ya)降(jiang)為(wei)Vsample（單(dan)位為(wei)mV）， 10位ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei)5.0V。則ADC的(de)(de)(de)(de)1 LSB對應的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)值(zhi)為(wei) 5000mV/1024≈5mV。一(yi)個5mV的(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)轉(zhuan)換成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)就是50mA，所(suo)以(yi)(yi)軟(ruan)件(jian)PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精度(du)最大(da)為(wei)50mA。若想(xiang)增加軟(ruan)件(jian)PWM的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精度(du)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)設法降(jiang)低ADC的(de)(de)(de)(de)參考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)或(huo)采用(yong)10位以(yi)(yi)上ADC的(de)(de)(de)(de)單(dan)片(pian)(pian)機。

   PWM采用軟啟(qi)動(dong)的(de)方式。在進行(xing)大電(dian)流快速(su)充電(dian)的(de)過程中，充電(dian)從停止到重新啟(qi)動(dong)的(de)過程中，由于(yu)磁芯上的(de)反電(dian)動(dong)勢的(de)存(cun)在，所以(yi)在重新充電(dian)時(shi)必須降低PWM的(de)有效占空(kong)比,以(yi)克服由于(yu)軟件調(diao)整PWM的(de)速(su)度比較慢而帶來的(de)無法控制充電(dian)電(dian)流的(de)問題。

   充(chong)電(dian)(dian)效率不是很高。在(zai)快速(su)(su)充(chong)電(dian)(dian)時，因(yin)為(wei)采用了充(chong)電(dian)(dian)軟啟動，再加上單(dan)片機(ji)的(de)PWM調整速(su)(su)度比較慢(man)，所以實際上停止充(chong)電(dian)(dian)或小(xiao)電(dian)(dian)流慢(man)速(su)(su)上升充(chong)電(dian)(dian)的(de)時間(jian)是比較大的(de)。

    為了克服2和3缺點帶來的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)效(xiao)率(lv)(lv)低的(de)(de)問題，我們(men)可以(yi)采用充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)間比較長，而停(ting)止充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)間比較短的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式，例如充(chong)2s停(ting)50ms，再加上(shang)軟啟動(dong)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流慢速啟動(dong)折合(he)成的(de)(de)停(ting)止充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)間，設定為50ms，則(ze)實際(ji)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)效(xiao)率(lv)(lv)為（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣也可以(yi)保證充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)效(xiao)率(lv)(lv)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)精(jing)度高。充電(dian)電(dian)流(liu)的(de)控制精(jing)度只(zhi)與(yu)電(dian)流(liu)采樣電(dian)阻(zu)的(de)精(jing)度有(you)關，與(yu)單片機沒有(you)關系。不(bu)受軟件PWM的(de)調(diao)整速度和ADC的(de)精(jing)度限(xian)制。

充(chong)電效率(lv)高。不(bu)存在(zai)軟件PWM的(de)慢啟動問(wen)題，所以在(zai)相同的(de)恒(heng)流充(chong)電和(he)相同的(de)充(chong)電時間內(nei)，充(chong)到電池中的(de)能量(liang)高。

 對電池損害小。由(you)于充電時(shi)的(de)電流比較穩定，波動(dong)幅度很(hen)小，所以對電池的(de)沖擊很(hen)小，另外TL494還(huan)具有限(xian)壓作(zuo)用，可以很(hen)好地保護電池。

缺點：
硬件(jian)的價格比較貴(gui)。TL494的使用在(zai)帶來(lai)以(yi)(yi)上優點的同時，增加(jia)了產品的成本，可(ke)以(yi)(yi)采用LM358或LM393的方(fang)式進行克服(fu)。

 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(ke)(ke)以這樣控制充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流：采(cai)用恒流大(da)電(dian)(dian)流快速充電(dian)(dian)時(shi)，可(ke)(ke)以把(ba)單片機的(de)(de)PWM輸出(chu)全部為高(gao)電(dian)(dian)平(ping)（PWM控制芯片高(gao)電(dian)(dian)平(ping)使(shi)能）或低電(dian)(dian)平(ping)（PWM控制芯片低電(dian)(dian)平(ping)使(shi)能）；當(dang)進行涓流充電(dian)(dian)時(shi)，可(ke)(ke)以把(ba)單片機的(de)(de)PWM控制端(duan)口輸出(chu)PWM信號，然后通過測試電(dian)(dian)流采(cai)樣電(dian)(dian)阻上的(de)(de)壓降(jiang)來調整PWM的(de)(de)占空比，直到符合(he)要(yao)求為止。