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)(le)PWM的(de)硬(ying)件(jian)(jian)電(dian)路，降(jiang)低了(le)(le)硬(ying)件(jian)(jian)的(de)成本。利用(yong)軟件(jian)(jian)PWM不用(yong)外部的(de)硬(ying)件(jian)(jian)PWM和電(dian)壓比較器，只需要功率MOSFET、續流磁芯、儲(chu)能(neng)電(dian)容等元(yuan)器件(jian)(jian)，大大簡化(hua)了(le)(le)外圍電(dian)路。

    可(ke)控制涓流(liu)大小。在(zai)PWM控制充(chong)電的過程中(zhong),單片機可(ke)實(shi)時檢測ADC端口上充(chong)電電流(liu)的大小，并(bing)根據充(chong)電電流(liu)大小與(yu)設(she)定(ding)的涓流(liu)進行比(bi)較，以決(jue)定(ding)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)(dian)流(liu)控(kong)制精度(du)低(di)。充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大小(xiao)(xiao)的(de)感知是通過電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)來實現(xian)的(de)，采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)上(shang)的(de)壓(ya)(ya)降(jiang)傳(chuan)到單(dan)片機(ji)的(de)ADC輸(shu)入端口(kou)，單(dan)片機(ji)讀取本端口(kou)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)就(jiu)可(ke)以(yi)知道充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)大小(xiao)(xiao)。若(ruo)(ruo)設定采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)為(wei)Rsample（單(dan)位(wei)為(wei)Ω），采(cai)(cai)樣電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)壓(ya)(ya)降(jiang)為(wei)Vsample（單(dan)位(wei)為(wei)mV）， 10位(wei)ADC的(de)參考電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為(wei)5.0V。則ADC的(de)1 LSB對應(ying)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)值為(wei) 5000mV/1024≈5mV。一個(ge)5mV的(de)數值轉換成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值就(jiu)是50mA，所以(yi)軟(ruan)件PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)控(kong)制精度(du)最(zui)大為(wei)50mA。若(ruo)(ruo)想增加軟(ruan)件PWM的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)控(kong)制精度(du)，可(ke)以(yi)設法降(jiang)低(di)ADC的(de)參考電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)或采(cai)(cai)用10位(wei)以(yi)上(shang)ADC的(de)單(dan)片機(ji)。

   PWM采用軟啟(qi)動(dong)的(de)(de)方式。在(zai)進行大電流快速充(chong)電的(de)(de)過(guo)程中，充(chong)電從停止到重新啟(qi)動(dong)的(de)(de)過(guo)程中，由于(yu)磁芯上(shang)的(de)(de)反電動(dong)勢的(de)(de)存在(zai)，所以在(zai)重新充(chong)電時(shi)必須降低PWM的(de)(de)有效占空比,以克服由于(yu)軟件調(diao)整PWM的(de)(de)速度比較(jiao)慢而帶(dai)來的(de)(de)無法控制充(chong)電電流的(de)(de)問題。

   充(chong)電(dian)效(xiao)率不是很高。在快速充(chong)電(dian)時(shi)，因(yin)為(wei)采用了(le)充(chong)電(dian)軟啟動，再加(jia)上單(dan)片機的(de)PWM調整速度比較慢(man)，所以(yi)實際上停止充(chong)電(dian)或小電(dian)流慢(man)速上升(sheng)充(chong)電(dian)的(de)時(shi)間是比較大的(de)。

    為(wei)了克服2和3缺點帶來(lai)的(de)充(chong)電(dian)效(xiao)率低的(de)問題，我們可以(yi)采用充(chong)電(dian)時(shi)間比較長，而(er)停(ting)(ting)止充(chong)電(dian)時(shi)間比較短的(de)充(chong)電(dian)方式，例如充(chong)2s停(ting)(ting)50ms，再加上(shang)軟(ruan)啟(qi)動時(shi)的(de)電(dian)流慢速啟(qi)動折合成(cheng)的(de)停(ting)(ting)止充(chong)電(dian)時(shi)間，設(she)定(ding)為(wei)50ms，則實際充(chong)電(dian)效(xiao)率為(wei)（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣也(ye)可以(yi)保證充(chong)電(dian)效(xiao)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)(dian)流(liu)精(jing)度高。充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)的(de)控制精(jing)度只與(yu)電(dian)(dian)流(liu)采樣電(dian)(dian)阻的(de)精(jing)度有關，與(yu)單片機沒有關系。不受軟件PWM的(de)調整速度和ADC的(de)精(jing)度限制。

充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率高。不存在軟件PWM的(de)慢啟動問題，所以在相(xiang)同的(de)恒流充(chong)(chong)電(dian)(dian)和相(xiang)同的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)時間內(nei)，充(chong)(chong)到(dao)電(dian)(dian)池中的(de)能(neng)量高。

 對(dui)電池損害(hai)小。由于充電時(shi)的電流比較(jiao)穩定，波動幅度很小，所以(yi)對(dui)電池的沖擊很小，另外TL494還(huan)具有(you)限(xian)壓作用，可以(yi)很好地保(bao)護電池。

缺點：
硬件(jian)的(de)價格比較貴。TL494的(de)使用在帶來以上優(you)點的(de)同時，增加了產品的(de)成本，可以采用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)(dian)過(guo)程(cheng)中可(ke)以這(zhe)樣控(kong)(kong)(kong)制充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流：采(cai)用恒流大電(dian)(dian)(dian)流快(kuai)速充電(dian)(dian)(dian)時(shi)，可(ke)以把單片機(ji)的PWM輸(shu)出全部為高(gao)電(dian)(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控(kong)(kong)(kong)制芯片高(gao)電(dian)(dian)(dian)平(ping)(ping)使能(neng)）或低電(dian)(dian)(dian)平(ping)(ping)（PWM控(kong)(kong)(kong)制芯片低電(dian)(dian)(dian)平(ping)(ping)使能(neng)）；當進行涓流充電(dian)(dian)(dian)時(shi)，可(ke)以把單片機(ji)的PWM控(kong)(kong)(kong)制端(duan)口輸(shu)出PWM信號，然后(hou)通過(guo)測試電(dian)(dian)(dian)流采(cai)樣電(dian)(dian)(dian)阻上的壓降來調整PWM的占空比(bi)，直到符合要求為止。