2-15 PWMとは

PWMとは

PWMとは

PWM（Pulse Width Modulation）とは，パルス幅を変えることで，
ドライバーなどの素子に流れる電流の時間を変化させ，ヒーターやモーターを制御する信号です。

パルスとは短時間に急峻な変化をする信号の総称で，デジタル信号も含まれます。
パルス幅は“H”パルス幅と“L”パルス幅があり，それらの合計をパルス周期といいます。
PWMの最も重要なパラメータとしてデューティ比というものがあり，“H”パルス幅÷パルス周期で
得られます。このデューティ比を細かく調整することにより，ヒーターやモーターなどを
細かく制御することができるようになります。

線形特性を示すスピーカーなどの部品は，DACで制御することができます。
しかしながら非線形特性を示す部品の場合，DACで制御するには不向きです。
ヒーターを駆動するドライバー，たとえばFETのドレインソース間に流れる電流は，
DACから供給される電圧VGSの二次方程式で表現されます。ドレインソース間に流れる電流で
ヒーターなどを制御するため，電流の制御自体が難しくなったりします。
このような場合，流す電流を時間によって制御するPWMのほうが扱いやすくなります。

PWM信号が“H”パルスのときFETがオンし，“L”パルスのときFETがオフします。
FETがオンしているときに電流はヒーターを介して流れます。
ヒーターに流れる電流が多いほどヒーターは発熱するため，”H”パルスが長いほど熱く発熱します。
そのため，“H”パルス幅を調整することによって，ヒーターの発熱量を制御することができます。
ここで，ヒーターの発熱速度に対してパルス周期が十分に短い場合，ヒーターの発熱量は
デューティ比に比例します。この比例するという特性こそ，PWMの最大の利点です。
PWMはヒーターだけでなくモーターやLED，スピーカーなどエネルギーを扱うアプリケーションに
用いられます。PWMはエネルギーを扱うのに優れた制御方式というわけですね。