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。