脈衝寬度調製
| 脈衝寬度調製 |
脈衝寬度調製是一種模擬控制方式，根據相應載荷的變化來調製晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恆定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。脈衝寬度調製是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。
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簡介
隨着電子技術的發展，出現了多種脈衝寬度調製（Pulse width modulation，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，而在鎳氫電池智能充電器中採用的脈寬PWM法，它是把每一脈衝寬度均相等的脈衝列作為PWM波形，通過改變脈衝列的周期可以調頻，改變脈衝的寬度或占空比可以調壓，採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。模擬信號的值可以連續變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓並不精確地等於9V，而是隨時間發生變化，並可取任何實數值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值範圍之內。模擬信號與數字信號的區別在於後者的取值通常只能屬於預先確定的可能取值集合之內，例如在{0V,5V}這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來進行控制，如對汽車收音機的音量進行控制。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變小；流經這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅動揚聲器的電流值，使音量相應變大或變小。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。
評價
儘管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它並不總是非常經濟或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調節。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重（如老式的家庭立體聲設備）和昂貴。模擬電路還有可能嚴重發熱，其功耗相對於工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。通過以數字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經在芯片上包含了PWM控制器，這使數字控制的實現變得更加容易了例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個彼此相連的脈衝所組成的波形。這些脈衝寬度相等，都等於 π/n ，但幅值不等，且脈衝頂部不是水平直線，而是曲線，各脈衝的幅值按正弦規律變化。如果把上述脈衝序列用同樣數量的等幅而不等寬的矩形脈衝序列代替，使矩形脈衝的中點和相應正弦等分的中點重合，且使矩形脈衝和相應正弦部分面積（即衝量）相等，就得到一組脈衝序列，這就是PWM波形。可以看出，各脈衝寬度是按正弦規律變化的。根據衝量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對於正弦的負半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。[1]