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)PWM的硬件(jian)電路(lu)，降低了(le)硬件(jian)的成本。利用(yong)軟件(jian)PWM不用(yong)外部的硬件(jian)PWM和電壓比較(jiao)器(qi)，只(zhi)需要(yao)功率MOSFET、續流磁芯、儲能電容等元器(qi)件(jian)，大大簡(jian)化(hua)了(le)外圍電路(lu)。

    可控制涓流(liu)(liu)大(da)(da)小(xiao)。在PWM控制充電的(de)過程中,單(dan)片機可實(shi)時檢測ADC端口上充電電流(liu)(liu)的(de)大(da)(da)小(xiao)，并根據充電電流(liu)(liu)大(da)(da)小(xiao)與設(she)定(ding)的(de)涓流(liu)(liu)進行比較，以決(jue)定(ding)PWM占空比的(de)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)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)低(di)。充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)大(da)(da)小的(de)(de)(de)感知(zhi)是通過電(dian)(dian)流(liu)(liu)采樣電(dian)(dian)阻來(lai)實現的(de)(de)(de)，采樣電(dian)(dian)阻上的(de)(de)(de)壓(ya)降傳到單(dan)片機的(de)(de)(de)ADC輸入(ru)端(duan)口，單(dan)片機讀取本端(duan)口的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)就可以(yi)知(zhi)道充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)大(da)(da)小。若(ruo)設(she)定采樣電(dian)(dian)阻為(wei)(wei)(wei)Rsample（單(dan)位為(wei)(wei)(wei)Ω），采樣電(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)壓(ya)降為(wei)(wei)(wei)Vsample（單(dan)位為(wei)(wei)(wei)mV）， 10位ADC的(de)(de)(de)參(can)(can)考電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)(wei)(wei)5.0V。則ADC的(de)(de)(de)1 LSB對應的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)值為(wei)(wei)(wei) 5000mV/1024≈5mV。一(yi)個(ge)5mV的(de)(de)(de)數值轉換成電(dian)(dian)流(liu)(liu)值就是50mA，所以(yi)軟件(jian)PWM電(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)最大(da)(da)為(wei)(wei)(wei)50mA。若(ruo)想增加軟件(jian)PWM的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)控制精(jing)度(du)，可以(yi)設(she)法降低(di)ADC的(de)(de)(de)參(can)(can)考電(dian)(dian)壓(ya)或采用10位以(yi)上ADC的(de)(de)(de)單(dan)片機。

   PWM采用軟啟動(dong)的(de)(de)(de)方(fang)式。在進行大電流(liu)快速充(chong)(chong)電的(de)(de)(de)過程中，充(chong)(chong)電從停止(zhi)到重(zhong)新啟動(dong)的(de)(de)(de)過程中，由(you)于磁芯上的(de)(de)(de)反電動(dong)勢的(de)(de)(de)存在，所以(yi)在重(zhong)新充(chong)(chong)電時(shi)必(bi)須降(jiang)低(di)PWM的(de)(de)(de)有效占空比,以(yi)克服由(you)于軟件調整(zheng)PWM的(de)(de)(de)速度比較(jiao)慢(man)而帶來的(de)(de)(de)無法控制充(chong)(chong)電電流(liu)的(de)(de)(de)問題。

   充(chong)電(dian)效率不是很高。在快速(su)充(chong)電(dian)時(shi)，因為采用了充(chong)電(dian)軟啟動，再加上(shang)單片機的PWM調整(zheng)速(su)度(du)比較(jiao)慢，所以實際(ji)上(shang)停止充(chong)電(dian)或小電(dian)流慢速(su)上(shang)升(sheng)充(chong)電(dian)的時(shi)間是比較(jiao)大的。

    為了克服2和3缺點(dian)帶來的充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率低(di)的問題，我們可以(yi)(yi)采(cai)用充(chong)(chong)電(dian)(dian)時間比(bi)較長(chang)，而停(ting)止充(chong)(chong)電(dian)(dian)時間比(bi)較短(duan)的充(chong)(chong)電(dian)(dian)方式，例如充(chong)(chong)2s停(ting)50ms，再加上(shang)軟啟(qi)動時的電(dian)(dian)流慢(man)速啟(qi)動折合(he)成(cheng)的停(ting)止充(chong)(chong)電(dian)(dian)時間，設定為50ms，則實際充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率為（2000ms－100ms）/2000ms＝95％，這樣也可以(yi)(yi)保證充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率在90%以(yi)(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：
   電流(liu)(liu)精度(du)高。充電電流(liu)(liu)的控制精度(du)只(zhi)與(yu)電流(liu)(liu)采樣電阻的精度(du)有(you)關(guan)(guan)，與(yu)單片機沒有(you)關(guan)(guan)系。不受(shou)軟件(jian)PWM的調整(zheng)速(su)度(du)和ADC的精度(du)限制。

充電效率(lv)高。不存在(zai)軟件PWM的慢(man)啟動(dong)問題，所(suo)以在(zai)相同的恒流充電和相同的充電時間內，充到(dao)電池(chi)中的能量(liang)高。

 對電(dian)池(chi)損(sun)害(hai)小。由(you)于充電(dian)時的(de)電(dian)流比較穩定，波動(dong)幅度很小，所以對電(dian)池(chi)的(de)沖擊(ji)很小，另外TL494還具有限壓作用，可以很好(hao)地保護電(dian)池(chi)。

缺點：
硬件的(de)(de)(de)價格(ge)比較貴。TL494的(de)(de)(de)使用在帶來(lai)以(yi)(yi)上(shang)優點的(de)(de)(de)同時，增加(jia)了產品(pin)的(de)(de)(de)成本，可(ke)以(yi)(yi)采用LM358或LM393的(de)(de)(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。
在充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)可以這樣(yang)控(kong)制充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流：采用恒(heng)流大電(dian)(dian)流快速充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可以把單片機(ji)的PWM輸出全部為(wei)高電(dian)(dian)平(ping)（PWM控(kong)制芯片高電(dian)(dian)平(ping)使(shi)能）或低電(dian)(dian)平(ping)（PWM控(kong)制芯片低電(dian)(dian)平(ping)使(shi)能）；當進行(xing)涓流充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，可以把單片機(ji)的PWM控(kong)制端口輸出PWM信號，然(ran)后通(tong)過(guo)測試電(dian)(dian)流采樣(yang)電(dian)(dian)阻上的壓降來調整PWM的占(zhan)空比，直到符合要求為(wei)止。