PWM(Pulse-width modulation)是脈沖寬度調(diào)制的縮寫。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬信號電平數(shù)字編碼方法。脈沖寬度調(diào)制PWM是通過將有效的電信號分散成離散形式從而來降低電信號所傳遞的平均功率的一種方式。所以根據(jù)面積等效法則，可以通過對改變脈沖的時間寬度，來等效的獲得所需要合成的相應(yīng)幅值和頻率的波形。實(shí)現(xiàn)模擬電路的數(shù)字化控制可顯著降低系統(tǒng)成本和功耗。許多微控制器和數(shù)字信號處理器 (DSP) 已包括了 PWM控制器芯片，因此可以更輕松地實(shí)施數(shù)字化控制。PWM信號是通過調(diào)節(jié)占空比的變化來調(diào)節(jié)信號、能量等的變化。

PWM控制(脈沖寬度調(diào)制)的基本原理

控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形，也就是在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少，按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

脈沖寬度調(diào)制的簡介

脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實(shí)現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時間的改變，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，脈沖寬度調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

脈沖寬度調(diào)制的發(fā)展背景

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而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(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化，可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。

脈沖寬度調(diào)制的特點(diǎn)

PWM的特點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小，噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。

對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因，從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離，在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。

控制方法

等脈寬PWM法

等脈寬PWM法是PWM法中最為簡單的一種，它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為PWM波，通過改變其周期，達(dá)到調(diào)頻的效果，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。

隨機(jī)PWM

在20世紀(jì)70年代開始至20世紀(jì)80年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般不超過5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波造成的振動引起了人們的關(guān)注，為求得改善，隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生。

SPWM法

SPWM法是一種比較成熟的，如今使用較廣泛的PWM法，前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同的。

線電壓控制PWM

前面所介紹的各種PWM控制方法用于三相逆變電路時，都是對三相輸出相電壓分別進(jìn)行控制的，使其輸出接近正弦波，但是，對于像三相異步電動機(jī)這樣的三相無中線對稱負(fù)載，逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦，而可著眼于使線電壓趨于正弦。

電流控制PWM

電流控制PWM的基本思想是把希望輸出的電流波形作為指令信號，把實(shí)際的電流波形作為反饋信號，通過兩者瞬時值的比較來決定各開關(guān)器件的通斷，使實(shí)際輸出隨指令信號的改變而改變。

應(yīng)用領(lǐng)域

電信

在電信使用上，脈沖寬度調(diào)制是一種信號調(diào)制的形式，其脈沖波的寬度對應(yīng)到另一個特定資料會在傳送端被編碼，并于接收端解碼，不同長度的脈沖波將會每隔固定的時間后被傳遞。

能量的傳遞

脈沖寬度調(diào)制可以被用來控制對于一個載流子能量傳遞的多寡，而不會產(chǎn)生由阻抗所造成的線性能量傳遞損失，此方法所需要付出的代價是，載流子所流失的能量并非一個常數(shù)且是不連續(xù)的，載流子上傳遞的能量也不是連續(xù)的。

現(xiàn)在的社會發(fā)展離不開電子產(chǎn)品，做電源設(shè)計(jì)的工程師天天接觸的就是脈沖寬度調(diào)制(PWM)，脈沖頻率調(diào)制(PFM)，脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)。然而我們的主題就是PWM與PFM，我看看還有哪些我們需要進(jìn)一步了解~

開關(guān)電源的控制技術(shù)主要有三種：(1)脈沖寬度調(diào)制(PWM);(2)脈沖頻率調(diào)制(PFM);(3)脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM).

做電源設(shè)計(jì)的應(yīng)該都知道PWM 和PFM 這兩個概念

PWM：脈沖寬度調(diào)制

脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式(PWM)開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

PFM： 脈沖頻率調(diào)制

一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號的頻率隨輸入信號幅值而變化，其占空比不變。由于調(diào)制信號通常為頻率變化的方波信號，因此，PFM也叫做方波FM。PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無的變化, PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無控制輸出.

其中PWM是目前應(yīng)用在開關(guān)電源中最為廣泛的一種控制方式，它的特點(diǎn)是噪音低、滿負(fù)載時效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式，現(xiàn)在市場上有多款性能好、價格低的PWM集成芯片;PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)，但它沒有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式。

與PWM相比，PFM的輸出電流小，但是因PFM控制的DC/DC變換器在達(dá)到設(shè)定電壓以上時就會停止動作，所以消耗的電流就會變得很小。因此，消耗電流的減少可改進(jìn)低負(fù)荷時的效率。PWM在低負(fù)荷時雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易，消除噪聲也較簡單。

若需同時具備PFM與PWM的優(yōu)點(diǎn)的話，可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負(fù)荷時由PWM控制，低負(fù)荷時自動切換到PFM控制，即在一款產(chǎn)品中同時具備PWM的優(yōu)點(diǎn)與PFM的優(yōu)點(diǎn)。在備有待機(jī)模式的系統(tǒng)中，采用PFM/PWM切換控制的產(chǎn)品能得到較高效率。

總結(jié)：通過學(xué)習(xí)可以對PWM和PFM進(jìn)一步了解，從此工作中可以避免彎路。希望大家在學(xué)習(xí)過程中不斷積累，為我們的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)做出自己的貢獻(xiàn)。