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(jian)化(hua)了(le)(le)PWM的(de)(de)硬件(jian)(jian)(jian)電路，降低了(le)(le)硬件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)成(cheng)本(ben)。利用軟件(jian)(jian)(jian)PWM不用外(wai)部的(de)(de)硬件(jian)(jian)(jian)PWM和電壓比較器，只需要功率MOSFET、續(xu)流(liu)磁(ci)芯、儲能(neng)電容等元(yuan)器件(jian)(jian)(jian)，大大簡(jian)化(hua)了(le)(le)外(wai)圍電路。

    可控制涓流大(da)(da)(da)小(xiao)。在PWM控制充(chong)電(dian)(dian)的過程中,單(dan)片(pian)機可實時檢測(ce)ADC端口上(shang)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流的大(da)(da)(da)小(xiao)，并根(gen)據充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大(da)(da)(da)小(xiao)與設定的涓流進行比較，以決定PWM占(zhan)空(kong)比的調整方向。

    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)控(kong)制精度低。充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)的(de)(de)(de)感知(zhi)是(shi)通過電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)來實現的(de)(de)(de)，采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)上的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)降傳到單片(pian)機的(de)(de)(de)ADC輸入端口，單片(pian)機讀取本(ben)端口的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)就(jiu)可以知(zhi)道充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)。若(ruo)設定采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)為(wei)Rsample（單位為(wei)Ω），采(cai)(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)降為(wei)Vsample（單位為(wei)mV）， 10位ADC的(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)為(wei)5.0V。則ADC的(de)(de)(de)1 LSB對應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)值(zhi)為(wei) 5000mV/1024≈5mV。一(yi)個5mV的(de)(de)(de)數值(zhi)轉(zhuan)換成電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)就(jiu)是(shi)50mA，所以軟件PWM電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)制精度最大(da)(da)為(wei)50mA。若(ruo)想增(zeng)加軟件PWM的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)制精度，可以設法降低ADC的(de)(de)(de)參考(kao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)或采(cai)(cai)用(yong)10位以上ADC的(de)(de)(de)單片(pian)機。

   PWM采用軟啟(qi)動的(de)(de)(de)方式。在(zai)進(jin)行大電(dian)流快速(su)充電(dian)的(de)(de)(de)過(guo)程中，充電(dian)從停止到重新啟(qi)動的(de)(de)(de)過(guo)程中，由于磁芯上的(de)(de)(de)反電(dian)動勢(shi)的(de)(de)(de)存在(zai)，所以(yi)在(zai)重新充電(dian)時必須降低PWM的(de)(de)(de)有效占空比(bi),以(yi)克服(fu)由于軟件(jian)調整PWM的(de)(de)(de)速(su)度比(bi)較慢而帶(dai)來的(de)(de)(de)無法(fa)控(kong)制充電(dian)電(dian)流的(de)(de)(de)問題。

   充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率不(bu)是很高。在快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)時(shi)，因為(wei)采用了充(chong)(chong)電(dian)(dian)軟啟(qi)動，再加上(shang)單片機的(de)PWM調整速度(du)比較慢，所以實際(ji)上(shang)停止充(chong)(chong)電(dian)(dian)或小電(dian)(dian)流慢速上(shang)升充(chong)(chong)電(dian)(dian)的(de)時(shi)間是比較大(da)的(de)。

    為(wei)了克服2和3缺點帶來(lai)的充(chong)電(dian)效率低的問題，我(wo)們可以(yi)采(cai)用充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)(jian)比較長，而停(ting)止充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)(jian)比較短(duan)的充(chong)電(dian)方式，例如充(chong)2s停(ting)50ms，再加上軟(ruan)啟動時(shi)的電(dian)流慢速啟動折合成的停(ting)止充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)(jian)，設定為(wei)50ms，則實際充(chong)電(dian)效率為(wei)（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這(zhe)樣也(ye)可以(yi)保(bao)證充(chong)電(dian)效率在90%以(yi)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)(dian)流精(jing)度高(gao)。充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流的控制精(jing)度只與電(dian)(dian)(dian)流采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻的精(jing)度有關，與單(dan)片機沒(mei)有關系。不受軟件(jian)PWM的調(diao)整速度和ADC的精(jing)度限制。

充(chong)電效率高。不存(cun)在(zai)軟件PWM的慢啟動問題，所(suo)以在(zai)相同(tong)的恒(heng)流充(chong)電和相同(tong)的充(chong)電時間內，充(chong)到電池中的能(neng)量高。

 對(dui)電池(chi)損害小。由于充(chong)電時的電流比較(jiao)穩定，波動幅度很(hen)小，所(suo)以對(dui)電池(chi)的沖擊很(hen)小，另外TL494還(huan)具(ju)有限壓作(zuo)用，可以很(hen)好地保護電池(chi)。

缺點：
硬(ying)件(jian)的(de)價格比較(jiao)貴。TL494的(de)使用在帶來(lai)以(yi)上優點的(de)同時，增(zeng)加了(le)產品的(de)成本，可(ke)以(yi)采用LM358或LM393的(de)方式進行克(ke)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(chong)電(dian)(dian)過程中可(ke)(ke)以(yi)(yi)這(zhe)樣(yang)控制充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)：采(cai)用恒流(liu)大電(dian)(dian)流(liu)快速充(chong)電(dian)(dian)時，可(ke)(ke)以(yi)(yi)把單(dan)片機的(de)PWM輸出(chu)全(quan)部為(wei)高電(dian)(dian)平（PWM控制芯(xin)片高電(dian)(dian)平使能）或(huo)低電(dian)(dian)平（PWM控制芯(xin)片低電(dian)(dian)平使能）；當(dang)進行涓流(liu)充(chong)電(dian)(dian)時，可(ke)(ke)以(yi)(yi)把單(dan)片機的(de)PWM控制端口輸出(chu)PWM信號，然后(hou)通(tong)過測試電(dian)(dian)流(liu)采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)阻上的(de)壓降來調整PWM的(de)占(zhan)空(kong)比，直到(dao)符(fu)合要求為(wei)止。