การมอดูเลชั่นความกว้างพัลส์ ( PWM ) หรือที่รู้จักกันในชื่อการมอดูเลชั่นระยะเวลาพัลส์ ( PDM ) ^{[ a ]}หรือการมอดูเลชั่นความยาวพัลส์ ( PLM ) ^{[ 1 ]}คือวิธีการใดๆ ในการแสดงสัญญาณเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีรอบการทำงาน ที่แปรผัน (และสำหรับบางวิธีก็มีคาบเวลา ที่แปรผันด้วย )

PWM มีประโยชน์ในการควบคุม กำลังเฉลี่ยหรือแอมพลิจูดที่ส่งโดยสัญญาณไฟฟ้า ค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้า (และกระแสไฟฟ้า ) ที่ป้อนให้กับโหลดจะถูกควบคุมโดยการสลับแหล่งจ่ายไฟระหว่าง 0 และ 100% ในอัตราที่เร็วกว่าที่โหลดจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ยิ่งสวิตช์เปิดนานเท่าใด กำลังไฟฟ้ารวมที่จ่ายให้กับโหลดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ร่วมกับการติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT) มันเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการควบคุมเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ให้สามารถนำไปใช้กับแบตเตอรี่ได้^{[ 2 ]} PWM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกับโหลดเฉื่อย เช่นมอเตอร์ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากการสลับแบบไม่ต่อเนื่องนี้ได้ง่ายนัก เป้าหมายของ PWM คือการควบคุมโหลด อย่างไรก็ตาม ความถี่ในการสลับ PWM ต้องได้รับการเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้ทำได้อย่างราบรื่น

ความถี่ในการสวิตช์แบบ PWM สามารถแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับโหลดและการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในเตาไฟฟ้า อาจต้องสวิตช์เพียงไม่กี่ครั้งต่อนาที ในอุปกรณ์หรี่ไฟ อาจใช้ความถี่ 100 หรือ 120  เฮิรตซ์(สองเท่าของความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ ) สำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อน อาจใช้ความถี่ระหว่างไม่กี่กิโลเฮิร์ตซ์ (kHz) ถึงหลายสิบกิโลเฮิร์ตซ์ และในเครื่องขยายเสียงและแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ อาจใช้ความถี่สูงถึงหลายสิบหรือหลายร้อยกิโล เฮิร์ตซ์ การเลือกความถี่ในการสวิตช์ที่สูงเกินไปสำหรับการใช้งาน อาจทำให้ชิ้นส่วนควบคุมเชิงกลเสียหายก่อนกำหนด แม้ว่าจะสามารถควบคุมโหลดได้อย่างราบรื่นก็ตาม ในทางกลับกัน การเลือกความถี่ในการสวิตช์ที่ต่ำเกินไปจะทำให้เกิดการสั่นในโหลด ข้อดีหลักของ PWM คือ การสูญเสียพลังงานในอุปกรณ์สวิตช์ต่ำมาก เมื่อสวิตช์ปิดอยู่ แทบจะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล และเมื่อสวิตช์เปิดอยู่และมีการส่งกำลังไปยังโหลด แทบจะไม่มีแรงดันตกคร่อมสวิตช์เลย การสูญเสียพลังงาน ซึ่งเป็นผลคูณของแรงดันและกระแส จึงมีค่าใกล้เคียงศูนย์ในทั้งสองกรณี PWM ยังทำงานได้ดีกับระบบควบคุมดิจิทัล ซึ่งเนื่องจากลักษณะการทำงานแบบเปิด/ปิด จึงสามารถตั้งค่ารอบการทำงานที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ PWM ยังถูกนำไปใช้ในระบบสื่อสารบางระบบ โดยใช้รอบการทำงานเพื่อส่งข้อมูลผ่านช่องทางการสื่อสาร

คำว่า อัตราส่วนการทำงาน (duty cycle)หมายถึง สัดส่วนของเวลาที่อุปกรณ์เปิดอยู่ต่อช่วงเวลาปกติหรือ "รอบ" การทำงานต่ำหมายถึงการใช้พลังงานต่ำ เนื่องจากอุปกรณ์ปิดอยู่เกือบตลอดเวลา อัตราส่วนการทำงานแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ โดย 100% หมายถึงเปิดเต็มที่ เมื่อสัญญาณดิจิทัลเปิดอยู่ครึ่งหนึ่งของเวลาและปิดอยู่ครึ่งหนึ่งของเวลา สัญญาณดิจิทัลจะมีอัตราส่วนการทำงาน 50% และมีลักษณะคล้ายคลื่น "สี่เหลี่ยม" เมื่อสัญญาณดิจิทัลใช้เวลาอยู่ในสถานะเปิดมากกว่าสถานะปิด อัตราส่วนการทำงานจะมากกว่า 50% เมื่อสัญญาณดิจิทัลใช้เวลาอยู่ในสถานะปิดมากกว่าสถานะเปิด อัตราส่วนการทำงานจะน้อยกว่า 50% ภาพประกอบต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงสถานการณ์ทั้งสามนี้:

เครื่องยนต์ไอน้ำคอร์ลิสได้รับการจดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1849 โดยใช้การปรับความกว้างของพัลส์ (pulse-width modulation) เพื่อควบคุมวาล์วไอดีของกระบอกสูบเครื่องยนต์ไอน้ำ และใช้ ตัวควบคุมแรงเหวี่ยง (centrifugal governor) เพื่อให้เกิดการป้อนกลับอัตโนมัติ

เครื่องจักรบางชนิด (เช่น มอเตอร์ จักรเย็บผ้า ) ต้องการพลังงานบางส่วนหรือพลังงานแปรผัน ในอดีต การควบคุม (เช่น ในแป้นเหยียบของจักรเย็บผ้า) ทำได้โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ (rheostat ) ที่ต่ออนุกรมกับมอเตอร์เพื่อปรับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมอเตอร์ วิธีนี้ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ เพราะยังสูญเสียพลังงานไปเป็นความร้อนในส่วนประกอบตัวต้านทาน แต่ก็พอรับได้เพราะพลังงานรวมต่ำ ในขณะที่ตัวต้านทานปรับค่าได้เป็นหนึ่งในหลายวิธีในการควบคุมพลังงาน (ดูหม้อแปลงอัตโนมัติและVariacสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) แต่ก็ยังไม่พบวิธีการสลับและปรับพลังงานที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพ กลไกนี้ยังต้องสามารถขับเคลื่อนมอเตอร์สำหรับพัดลม ปั๊ม และเซอร์โวกลไกของหุ่นยนต์ ได้ และต้องมีขนาดกะทัดรัดพอที่จะเชื่อมต่อกับตัวหรี่ไฟได้ PWM จึงเกิดขึ้นมาเป็นทางออกสำหรับปัญหาที่ซับซ้อนนี้

ระบบโทรคมนาคม PWM ถูกคิดค้นขึ้นก่อนเริ่มสงครามโลกครั้งที่สอง เล็กน้อย แต่ในเวลานั้นการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาได้ถูกนำมาใช้แล้ว และมีเพียงระบบ PWM ที่อยู่ในขั้นทดลองเท่านั้น สถานการณ์นี้เปลี่ยนไปเมื่อมีการนำแมกเนตรอนแบบโพรง มาใช้ ในปี 1940 ซึ่งสามารถสร้างพัลส์ของ พลังงานความถี่ ไมโครเวฟได้ แต่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงความถี่หรือควบคุมแอมพลิจูดได้อย่างแม่นยำ มีการใช้ตัวเข้ารหัส PWM เพื่อกระตุ้นแมกเนตรอนในชุดวิทยุหมายเลข 10ของกองทัพบกอังกฤษซึ่งให้บริการถ่ายทอดสัญญาณโทรศัพท์ทางไกลได้ไกลถึง 80 กิโลเมตร (50 ไมล์) ^{[ 3 ]}

ในปี พ.ศ. 2489 บริษัท Philips, NVได้ออกแบบระบบสแกนแบบออปติคอลสำหรับซาวด์แทร็กภาพยนตร์แบบพื้นที่แปรผันซึ่งใช้ PWM ในขณะที่สแกนแทร็กเสียงแบบออปติคอลในแนวขวางด้วยลำแสงบางๆ จากนั้นระบบอิเล็กทรอนิกส์จะประเมินค่าเกณฑ์ระหว่างส่วนที่ได้รับแสง (ไม่โปร่งแสง) และส่วนที่ไม่ได้รับแสง (โปร่งแสง) ของแทร็กเสียง ระบบที่เสนอมานี้มีจุดประสงค์เพื่อลดเสียงรบกวนขณะเล่นซาวด์แทร็กภาพยนตร์^{[ 4 ] [ 5 ]}

การประยุกต์ใช้ PWM ในช่วงแรกๆ อย่างหนึ่งคือในSinclair X10 ซึ่งเป็นเครื่องขยายเสียงขนาด 10 วัตต์ที่มีจำหน่ายในรูปแบบชุดประกอบในช่วงทศวรรษ 1960 ในเวลาเดียวกันนั้น PWM ก็เริ่มถูกนำมาใช้ในการควบคุมมอเตอร์ AC ^{[ 6 ]}

ที่น่าสังเกตคือ ตลอดระยะเวลาประมาณหนึ่งศตวรรษ มอเตอร์ไฟฟ้าแบบปรับความเร็วได้บางรุ่นมีประสิทธิภาพที่ดี แต่มีความซับซ้อนกว่ามอเตอร์แบบความเร็วคงที่ และบางครั้งก็ต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอกขนาดใหญ่ เช่น ชุดตัวต้านทานปรับกำลังได้ หรือตัวแปลงแบบหมุน เช่นวงจรขับวอร์ด-เลียวนาร์ด

ถ้าเราพิจารณาคลื่นพัลส์ แบบเป็นคาบ ที่มีคาบ ค่าต่ำค่าสูงและอัตราส่วนรอบการทำงานคงที่ D (รูปที่ 1) ค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นจะกำหนดโดย: ${\displaystyle f(t)}$${\displaystyle T}$${\displaystyle y_{\text{min}}}$${\displaystyle y_{\text{max}}}$

$${\displaystyle {\bar {y}}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}f(t)\,dt}$$

เนื่องจากเป็นคลื่นชีพจร ค่าของมันจึงเป็นสำหรับและสำหรับดังนั้นนิพจน์ข้างต้นจึงกลายเป็น: ${\displaystyle f(t)}$${\displaystyle y_{\text{max}}}$${\displaystyle 0<t<D\cdot T}$${\displaystyle y_{\text{min}}}$${\displaystyle D\cdot T<t<T}$

$${\displaystyle {\begin{aligned}{\bar {y}}&={\frac {1}{T}}\left(\int _{0}^{DT}y_{\text{max}}\,dt+\int _{DT}^{T}y_{\text{min}}\,dt\right)\\&={\frac {1}{T}}\left(D\cdot T\cdot y_{\text{max}}+T\left(1-D\right)y_{\text{min}}\right)\\&=D\cdot y_{\text{max}}+\left(1-D\right)y_{\text{min}}\end{aligned}}}$$

นิพจน์หลังนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้ในหลายกรณี โดยที่. จากนี้ ค่าเฉลี่ยของสัญญาณ ( ) จะขึ้นอยู่กับรอบการทำงาน D โดยตรง ${\displaystyle y_{\text{min}}=0}$${\displaystyle {\bar {y}}=D\cdot y_{\text{max}}}$${\displaystyle {\bar {y}}}$

อย่างไรก็ตาม การปรับเปลี่ยน (เช่น การปรับ) รอบการทำงาน (และอาจรวมถึงคาบเวลาด้วย) ทำให้คลื่นแบบปรับความกว้างพัลส์ขั้นสูงต่อไปนี้สามารถเปลี่ยนแปลง ค่า เฉลี่ยของรูปคลื่นได้

วิธีการตัดกันเป็นวิธีง่ายๆ ในการสร้างสัญญาณเอาต์พุต PWM (สีม่วงในภาพด้านบน) ที่มีคาบคงที่และรอบการทำงานแปรผัน โดยใช้ตัวเปรียบเทียบเพื่อสลับสถานะเอาต์พุต PWM เมื่อรูปคลื่นอินพุต (สีแดง) ตัดกับรูปคลื่นฟันเลื่อยหรือ รูปคลื่น สามเหลี่ยม (สีน้ำเงิน)

ขึ้นอยู่กับชนิดของรูปคลื่นฟันเลื่อยหรือรูปคลื่นสามเหลี่ยม (สีเขียวในรูปด้านล่าง) สัญญาณ PWM ที่ตัดกัน (สีน้ำเงินในรูป) สามารถจัดเรียงได้สามวิธี:

• การมอดูเลชั่น ขอบนำ(ภาพด้านบน) ใช้คลื่นฟันเลื่อยแบบกลับด้านเพื่อสร้าง PWM โดยขอบนำของ PWM จะคงอยู่ที่ขอบนำของหน้าต่าง และขอบตามจะถูกมอดูเลชั่น
• การมอดูเลชั่นขอบท้าย (ภาพตรงกลาง) ใช้คลื่นฟันเลื่อยปกติในการสร้าง PWM โดยขอบท้ายของ PWM จะคงที่ ส่วนขอบหน้าจะถูกมอดูเลชั่น
• พัลส์แบบศูนย์กลาง (ด้านล่าง) ใช้รูปคลื่นสามเหลี่ยมในการสร้าง PWM โดยจุดศูนย์กลางของพัลส์จะคงที่อยู่ตรงกลางของช่วงเวลา และขอบทั้งสองของพัลส์จะถูกเลื่อนเพื่อบีบหรือขยายความกว้าง

วงจรดิจิทัลหลายวงจรสามารถสร้างสัญญาณ PWM ได้ (เช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ หลายตัว มีเอาต์พุต PWM) โดยปกติจะใช้ตัวนับที่เพิ่มขึ้นเป็นระยะ (เชื่อมต่อโดยตรงหรือโดยอ้อมกับนาฬิกาของวงจร) และรีเซ็ตเมื่อสิ้นสุดแต่ละรอบของ PWM เมื่อค่าของตัวนับมากกว่าค่าอ้างอิง เอาต์พุต PWM จะเปลี่ยนสถานะจากสูงเป็นต่ำ (หรือต่ำเป็นสูง) ^{[ 7 ]}เทคนิคนี้เรียกว่าการแบ่งสัดส่วนเวลาโดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมการแบ่งสัดส่วนเวลา^{[ 8 ]}  – สัดส่วนของเวลาวงจรคงที่ที่ใช้ในสถานะสูง

ตัวนับแบบเพิ่มค่าและรีเซ็ตเป็นระยะๆ เป็นเวอร์ชันแบบไม่ต่อเนื่องของวิธีการตัดกันแบบฟันเลื่อย ตัวเปรียบเทียบแบบอนาล็อกของวิธีการตัดกันจะกลายเป็นการเปรียบเทียบจำนวนเต็มอย่างง่ายระหว่างค่าตัวนับปัจจุบันกับค่าอ้างอิงดิจิทัล (ที่อาจแปลงเป็นดิจิทัลแล้ว) รอบการทำงานสามารถเปลี่ยนแปลงได้เฉพาะในขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น โดยขึ้นอยู่กับความละเอียดของตัวนับ อย่างไรก็ตาม ตัวนับที่มีความละเอียดสูงสามารถให้ประสิทธิภาพที่น่าพอใจได้

สเปกตรัมที่ได้(ของการจัดเรียงทั้งสามแบบ) มีลักษณะคล้ายกัน แต่ละสเปกตรัมประกอบด้วยส่วนประกอบ DCแถบข้างฐานที่มีสัญญาณมอดูเลต และตัวพาที่ มีการมอดูเลตเฟส ที่แต่ละฮาร์มอนิกของความถี่ของพัลส์ แอมพลิจูดของกลุ่มฮาร์มอนิกถูกจำกัดโดยซอง ( ฟังก์ชัน sinc ) และขยายไปถึงอนันต์ แบนด์วิดท์อนันต์เกิดจากการทำงานแบบไม่เชิงเส้นของตัวมอดูเลตความกว้างพัลส์ ผลที่ตามมาคือ PWM ดิจิทัลประสบปัญหา การบิดเบือน แบบเอเลียสซิ่ง ซึ่งลดความสามารถในการใช้งานสำหรับระบบสื่อสาร สมัยใหม่ลงอย่างมาก การจำกัดแบนด์วิดท์ของเคอร์เนล PWM สามารถหลีกเลี่ยงผลกระทบจากเอเลียสซิ่งได้^{[ 9 ]}${\displaystyle \sin x/x}$

ในทางตรงกันข้ามการมอดูเลชั่นแบบเดลต้าและการมอดูเลชั่นแบบเดลต้า-ซิกมาเป็นกระบวนการแบบสุ่มที่สร้างสเปกตรัมต่อเนื่องโดยไม่มีฮาร์โมนิกที่ชัดเจน ในขณะที่ PWM แบบตัดกันใช้คาบคงที่แต่รอบการทำงานแปรผัน คาบของ PWM ที่มอดูเลชั่นแบบเดลต้าและเดลต้า-ซิกมาจะแปรผันนอกเหนือจากรอบการทำงานด้วย

การมอดูเลชั่นแบบเดลต้าสร้างสัญญาณ PWM (สีม่วงในภาพด้านบน) ซึ่งจะเปลี่ยนสถานะเมื่อใดก็ตามที่ค่าอินทิกรัล (สีน้ำเงิน) ของสัญญาณนั้นถึงขีดจำกัด (สีเขียว) ที่ล้อมรอบอินพุต (สีแดง)

การมอดูเลชั่น แบบเดลต้า-ซิกมาแบบอะซิงโครนัส (เช่น ไม่ใช้สัญญาณนาฬิกา) สร้างสัญญาณ PWM (เส้นสีน้ำเงินในกราฟด้านล่าง) ซึ่งจะถูกลบออกจากสัญญาณอินพุต (เส้นสีเขียวในกราฟด้านบน) เพื่อสร้างสัญญาณความคลาดเคลื่อน (เส้นสีน้ำเงินในกราฟด้านบน) ความคลาดเคลื่อนนี้จะถูกอินทิเกรต (เส้นสีม่วงแดงในกราฟตรงกลาง) เมื่อค่าอินทิเกรตของความคลาดเคลื่อนเกินขีดจำกัด (เส้นสีเทาบนและล่างในกราฟตรงกลาง) สัญญาณ PWM จะเปลี่ยนสถานะ การอินทิเกรตผลต่างของความคลาดเคลื่อนกับสัญญาณอินพุต ทำให้การมอดูเลชั่นแบบเดลต้า-ซิกมาช่วยปรับรูปร่างของสัญญาณรบกวนในสเปกตรัมที่ได้ให้มีความเข้มข้นในความถี่สูงกว่าย่านความถี่ของสัญญาณอินพุตมากขึ้น

การมอดูเลชั่นเวกเตอร์เชิงพื้นที่ (Space Vector Modulation) เป็นอัลกอริธึมควบคุม PWM สำหรับการสร้างกระแสสลับหลายเฟส โดยที่สัญญาณอ้างอิงจะถูกสุ่มตัวอย่างอย่างสม่ำเสมอ หลังจากแต่ละตัวอย่าง เวกเตอร์สวิตช์แอคทีฟที่ไม่เป็นศูนย์ที่อยู่ติดกับเวกเตอร์อ้างอิงและเวกเตอร์สวิตช์ศูนย์อย่างน้อยหนึ่งตัวจะถูกเลือกสำหรับเศษส่วนที่เหมาะสมของช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง เพื่อสังเคราะห์สัญญาณอ้างอิงเป็นค่าเฉลี่ยของเวกเตอร์ที่ใช้

การควบคุมแรงบิดโดยตรงเป็นวิธีการที่ใช้ในการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ วิธีนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการมอดูเลชั่นแบบเดลต้า (ดูด้านบน) แรงบิดของมอเตอร์และฟลักซ์แม่เหล็กจะถูกประมาณค่า และควบคุมให้ค่าเหล่านี้คงอยู่ภายในแถบฮิสเทอรีซิส โดยการเปิดใช้งานชุดสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ใหม่ของอุปกรณ์ทุกครั้งที่สัญญาณใดสัญญาณหนึ่งพยายามเบี่ยงเบนออกจากแถบนั้น

กระบวนการแปลง PWM ไม่เป็นเชิงเส้น และโดยทั่วไปถือว่าการกู้คืนสัญญาณตัวกรองความถี่ต่ำไม่สมบูรณ์สำหรับ PWM ทฤษฎีบทการสุ่มตัวอย่าง PWM ^{[ 10 ]}แสดงให้เห็นว่าการแปลง PWM สามารถทำได้อย่างสมบูรณ์แบบ:

สัญญาณเบส แบนด์แบบจำกัด แบนด์ ใดๆที่มีแอมพลิจูดอยู่ในช่วง ±0.637 ( ⁠2/π)สามารถแสดงได้ด้วยรูปคลื่น PWM ที่มีแอมพลิจูดหนึ่งหน่วย (±1) จำนวนพัลส์ในรูปคลื่นเท่ากับจำนวนตัวอย่าง Nyquistและข้อจำกัดของจุดสูงสุดไม่ขึ้นอยู่กับว่ารูปคลื่นนั้นเป็นแบบสองระดับหรือสามระดับ

เพื่อเป็นการเปรียบเทียบทฤษฎีบทการสุ่มตัวอย่างของ Nyquist–Shannonสามารถสรุปได้ดังนี้:

หากคุณมีสัญญาณที่จำกัดแบนด์วิดท์ไว้ที่ f ₀คุณสามารถรวบรวมข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ในสัญญาณนั้นได้โดยการสุ่มตัวอย่างในช่วงเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง ตราบใดที่อัตราการสุ่มตัวอย่างของคุณมากกว่า2f ₀ ^{[ 11 ]}

ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) สมัยใหม่จำนวนมากได้รวมเอาตัวควบคุม PWMที่เชื่อมต่อกับขาภายนอกเป็นอุปกรณ์ต่อพ่วงภายใต้ การควบคุม เฟิร์มแวร์ ไว้ ด้วย โดยทั่วไปแล้วจะใช้สำหรับการควบคุมมอเตอร์กระแสตรง (DC) ในหุ่นยนต์ การควบคุม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดและการใช้งานอื่นๆ

ตัวควบคุม PWM ที่พบใน MCU นั้นใช้ตัวนับดิจิทัลเป็นพื้นฐาน ในโหมดเอาต์พุตพื้นฐาน ตัวนับจะถูกเปรียบเทียบกับระดับเกณฑ์เพื่อพิจารณาว่าควรส่งสัญญาณออกหรือไม่ ส่งผลให้ระดับเกณฑ์กำหนดรอบการทำงาน [ ^{12 ] [ 13 ] : 1079} (นี่คือเวอร์ชันดิจิทัลของวิธีการตัดกันจากข้างต้น) PWM บางตัวมีวิธีการควบคุมคาบ/ความถี่ ไม่ว่าจะเป็นตัวแบ่งสัญญาณนาฬิกาที่กำหนดค่าได้หรือตัวนับ "การปรับขนาดล่วงหน้า" ^{[ 12 ] [ 13 ] : 1077}

ตัวควบคุม PWM จำนวนมากยังเป็นอุปกรณ์อินพุตด้วย กล่าวคือ สามารถวัดคุณลักษณะ (ความถี่ รอบการทำงาน) ของสัญญาณ PWM อินพุตโดยใช้ตัวนับและทริกเกอร์ในตัวที่ทำงานเมื่อขอบตกหรือขอบขึ้นของสัญญาณอินพุต การใช้ขอบสองขอบประเภทเดียวกันจะให้ค่าความถี่/คาบ การใช้การวัดขอบสองขอบประเภทต่างกันจะให้ค่าระยะเวลา "เปิด" หรือ "ปิด" ซึ่งเมื่อหารด้วยคาบจะให้ค่ารอบการทำงาน^{[ 12 ] [ 13 ] : 1077}

PWM ใช้ในการควบคุมเซอร์โวกลไก ดูที่การควบคุมเซอร์โว

เอาต์พุต PWM ของไมโครคอนโทรลเลอร์แทบจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อขับมอเตอร์โดยตรง แต่สัญญาณนี้จะถูกตีความโดยตัวควบคุมมอเตอร์ซึ่งจะแปลงเป็นสัญญาณ PWM ที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับมอเตอร์ ตัวควบคุม PWM ประเภทนี้ที่ใช้ในหุ่นยนต์นั้นได้มาจากตัวควบคุม PWM ที่ใช้ในรถบังคับวิทยุ สำหรับงานอดิเรก ^{[ 14 ]}

ในด้านโทรคมนาคม PWM คือรูปแบบหนึ่งของการปรับ สัญญาณ โดยความกว้างของพัลส์จะสอดคล้องกับค่าข้อมูลเฉพาะที่เข้ารหัสไว้ที่ปลายด้านหนึ่งและถอดรหัสที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

สัญญาณพัลส์ที่มีความยาวต่างกัน (ซึ่งเป็นข้อมูลนั่นเอง) จะถูกส่งออกไปในช่วงเวลาปกติ (ความถี่พาหะของการมอดูเลชั่น)

 _ _ _ _ _ _ _ _ นาฬิกา | | | | | | | | | | | | | | | __| |____| |____| |____| |____| |____| |____| |____| |____| _ __ ____ ____ _ สัญญาณ PWM | | | | | | | | | | _________| |____| |___| |________| |_| |___________ ข้อมูล 0 1 2 4 0 4 1 0 

ไม่จำเป็น ต้องใส่สัญญาณนาฬิกาเนื่องจากขอบขาขึ้นของสัญญาณข้อมูลสามารถใช้เป็นสัญญาณนาฬิกาได้ หากมีการเพิ่มค่าชดเชยเล็กน้อยให้กับค่าข้อมูลแต่ละค่า เพื่อหลีกเลี่ยงค่าข้อมูลที่มีพัลส์ความยาวเป็นศูนย์

 _ __ ___ _____ _ _____ __ _ สัญญาณ PWM | | | | | | | | | | | | | | | | __| |____| |___| |__| |_| |____| |_| |___| |_____ ข้อมูล 0 1 2 4 0 4 1 0 

PWM สามารถใช้ควบคุมปริมาณพลังงานที่ส่งไปยังโหลดได้โดยไม่เกิดการสูญเสียที่เกิดจากการจ่ายพลังงานแบบเชิงเส้นโดยใช้ตัวต้านทาน ข้อเสียของเทคนิคนี้คือ พลังงานที่โหลดดึงไปใช้ไม่คงที่ แต่ไม่ต่อเนื่อง (ดูBuck converter ) และพลังงานที่ส่งไปยังโหลดก็ไม่ต่อเนื่องเช่นกัน อย่างไรก็ตาม โหลดอาจเป็นแบบเหนี่ยวนำ และด้วยความถี่ที่สูงเพียงพอ และเมื่อจำเป็นต้องใช้ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ แบบพาสซีฟเพิ่มเติม ชุดพัลส์สามารถทำให้เรียบและกู้คืนรูปคลื่นอนาล็อกเฉลี่ยได้ การไหลของพลังงานเข้าสู่โหลดสามารถต่อเนื่องได้ การไหลของพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟไม่คงที่และจะต้องมีการเก็บพลังงานไว้ที่ด้านแหล่งจ่ายไฟในกรณีส่วนใหญ่ (ในกรณีของวงจรไฟฟ้า จะใช้ตัวเก็บประจุเพื่อดูดซับพลังงานที่เก็บไว้ในความเหนี่ยวนำด้านแหล่งจ่ายไฟ (มักเป็นแบบปรสิต))

ระบบควบคุมกำลังไฟฟ้าแบบ PWM ความถี่สูงนั้นสร้างได้ง่ายด้วยสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ ดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น สวิตช์แทบจะไม่สูญเสียพลังงานเลยทั้งในสถานะเปิดและปิด อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการเปลี่ยนสถานะระหว่างเปิดและปิด ทั้งแรงดันและกระแสจะมีค่าไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นจึงมีการสูญเสียพลังงานในสวิตช์ การเปลี่ยนสถานะระหว่างเปิดเต็มที่และปิดเต็มที่อย่างรวดเร็ว (โดยทั่วไปน้อยกว่า 100 นาโนวินาที) จะทำให้การสูญเสียพลังงานในสวิตช์นั้นต่ำมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่ส่งไปยังโหลด

สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ เช่นMOSFETหรือทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่มีฉนวนกั้น (IGBT) เป็นส่วนประกอบที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับตัวควบคุมประสิทธิภาพสูง ตัวแปลงความถี่ที่ใช้ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับอาจมีประสิทธิภาพเกิน 98% แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเนื่องจากระดับแรงดันเอาต์พุตต่ำ (มักต้องการแรงดันต่ำกว่า 2 โวลต์สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์) แต่ก็ยังสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้มากกว่า 70-80%

ตัวควบคุมความเร็วพัดลมคอมพิวเตอร์แบบปรับความเร็วได้มักใช้ PWM เนื่องจากมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อเทียบกับโพเทนชิโอเมตรหรือรีโอสแตท (ซึ่งทั้งสองอย่างหลังไม่สามารถใช้งานได้จริงในระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพราะต้องใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนขนาดเล็ก)

อุปกรณ์หรี่ไฟสำหรับใช้ในบ้านใช้การควบคุมแบบ PWM ชนิดพิเศษ โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์หรี่ไฟสำหรับใช้ในบ้านจะมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ยับยั้งการไหลของกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาที่กำหนดในแต่ละรอบของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ การปรับความสว่างของแสงที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจึงทำได้ง่ายๆ โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า (หรือเฟส) ในครึ่งรอบของกระแสสลับที่อุปกรณ์หรี่ไฟจะเริ่มจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับแหล่งกำเนิดแสง (เช่น โดยใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ เช่นไตรแอก ) ในกรณีนี้ รอบการทำงานของ PWM คืออัตราส่วนของเวลาการนำกระแสต่อระยะเวลาของครึ่งรอบของกระแสสลับที่กำหนดโดยความถี่ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับประเทศ)

ตัวหรี่ไฟแบบง่ายๆ เหล่านี้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพกับแหล่งกำเนิดแสงเฉื่อย (หรือตอบสนองค่อนข้างช้า) เช่น หลอดไส้ ซึ่งการปรับเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเพิ่มเติมที่เกิดจากตัวหรี่ไฟนั้น ทำให้เกิดความผันผวนของแสงที่ปล่อยออกมาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แหล่งกำเนิดแสงประเภทอื่นๆ เช่น ไดโอดเปล่งแสง (LED) จะเปิดและปิดอย่างรวดเร็วมาก และจะเกิดการกะพริบที่สังเกตได้หากได้รับแรงดันไฟฟ้าขับที่มีความถี่ต่ำ ผลกระทบจากการกะพริบที่สังเกตได้จากแหล่งกำเนิดแสงที่ตอบสนองอย่างรวดเร็วเช่นนี้ สามารถลดลงได้โดยการเพิ่มความถี่ PWM หากความผันผวนของแสงเร็วเพียงพอ (เร็วกว่าเกณฑ์การรวมการกะพริบ ) ระบบการมองเห็นของมนุษย์จะไม่สามารถแยกแยะได้อีกต่อไป และดวงตาจะรับรู้ความเข้มเฉลี่ยในช่วงเวลาโดยไม่มีการกะพริบ

ในเตาไฟฟ้า พลังงานที่ปรับได้ต่อเนื่องจะถูกส่งไปยังองค์ประกอบความร้อน เช่น เตาหรือตะแกรงย่าง โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า ซิมเมอร์สแตทอุปกรณ์นี้ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์ความร้อนที่ทำงานประมาณสองรอบต่อนาที และกลไกจะปรับรอบการทำงานตามการตั้งค่าของปุ่มหมุน ค่าคงที่เวลาทางความร้อนขององค์ประกอบความร้อนคือหลายนาที ดังนั้นความผันผวนของอุณหภูมิจึงน้อยเกินไปที่จะส่งผลกระทบในทางปฏิบัติ

PWM ยังถูกใช้ในวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า ที่มีประสิทธิภาพอีกด้วย โดยการสลับแรงดันไฟฟ้าไปยังโหลดด้วยรอบการทำงานที่เหมาะสม แรงดันไฟฟ้าขาออกจะใกล้เคียงกับระดับที่ต้องการ โดยปกติแล้วสัญญาณรบกวนจากการสลับจะถูกกรองด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

วิธีหนึ่งคือการวัดแรงดันไฟฟ้าขาออก เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ สวิตช์จะเปิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ สวิตช์จะปิด

โดยทั่วไปแล้ว เทคนิค PWM จะถูกใช้เพื่อทำให้ไฟแสดงสถานะบางอย่าง (เช่นLED ) กระพริบอย่างนุ่มนวลแสงจะค่อยๆ สว่างขึ้นจากมืดสนิทจนถึงความสว่างสูงสุด แล้วค่อยๆ หรี่ลงจนมืดสนิทอีกครั้ง จากนั้นก็จะวนซ้ำ ช่วงเวลาจะอยู่ที่การกระพริบอย่างนุ่มนวลหลายครั้งต่อวินาที นานถึงหลายวินาทีต่อการกระพริบหนึ่งครั้ง ไฟแสดงสถานะประเภทนี้จะไม่รบกวนมากเท่ากับ ไฟแสดงสถานะ ที่กระพริบถี่ๆ ไฟแสดงสถานะบน Apple iBook G4, PowerBook 6, 7 (2005) เป็น ไฟแสดงสถานะประเภทนี้ ไฟแสดงสถานะชนิดนี้ยังเรียกว่าแสงเรืองๆ เป็นจังหวะ (pulsing glow ) ซึ่งแตกต่างจากการเรียกว่าการกระพริบ (flashing )

การเปลี่ยนแปลงรอบการทำงานของรูปคลื่นพัลส์ในเครื่องดนตรีสังเคราะห์จะสร้างความแตกต่างของโทนเสียงที่มีประโยชน์ เครื่องสังเคราะห์เสียงบางเครื่องมีตัวปรับรอบการทำงานสำหรับเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยม และสามารถตั้งค่าตัวปรับนั้นได้ด้วยการฟัง จุด 50% (คลื่นสี่เหลี่ยมแท้) มีลักษณะเฉพาะเนื่องจากฮาร์โมนิกเลขคู่จะหายไปที่ 50% คลื่นพัลส์ ซึ่งโดยทั่วไปคือ 50%, 25% และ 12.5% ​​ประกอบเป็นซาวด์แทร็กของวิดีโอเกมคลาสสิกคำว่า PWM ที่ใช้ในการสังเคราะห์เสียง (ดนตรี) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างระดับสูงและระดับต่ำที่ถูกปรับแต่งรองด้วยออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำซึ่งให้เอฟเฟกต์เสียงคล้ายกับคอรัสหรือออสซิลเลเตอร์ที่ปรับความถี่ต่างกันเล็กน้อยที่เล่นพร้อมกัน (อันที่จริง PWM เทียบเท่ากับผลรวมของคลื่นฟันเลื่อย สองลูก โดยที่ลูกหนึ่งกลับด้าน) ^{[ 15 ]}

แอมพลิฟายเออร์คลาสดีสร้างสัญญาณ PWM ที่เทียบเท่ากับสัญญาณอินพุตความถี่ต่ำ ซึ่งสามารถส่งไปยังลำโพงผ่านเครือข่ายตัวกรองที่เหมาะสมเพื่อบล็อกคลื่นพาห์และกู้คืนสัญญาณความถี่ต่ำดั้งเดิมได้ เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้สลับพลังงานโดยตรงจากรางจ่ายไฟสูงและรางจ่ายไฟต่ำ จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า 90% และมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาได้ แม้จะมีกำลังขับสูงก็ตาม แอมพลิฟายเออร์ PWM ในอุตสาหกรรมและการทหารถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมาหลายทศวรรษ โดยมักใช้ในการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ขดลวดสนามแม่เหล็กใน เครื่อง MRIก็ถูกขับเคลื่อนด้วยแอมพลิฟายเออร์ PWM กำลังสูงเช่นกัน

ในอดีต รูปแบบ PWM แบบหยาบๆ ถูกนำมาใช้ในการเล่นเสียงดิจิทัลPCM ผ่าน ลำโพงพีซีซึ่งขับเคลื่อนด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าเพียงสองระดับ โดยทั่วไปคือ 0 และ 5 โวลต์ โดยการกำหนดเวลาของพัลส์อย่างระมัดระวัง และอาศัยคุณสมบัติการกรองทางกายภาพของลำโพง (การตอบสนองความถี่ที่จำกัด การเหนี่ยวนำในตัวเอง ฯลฯ) ทำให้สามารถเล่นตัวอย่างเสียง PCM แบบโมโนได้โดยประมาณ แม้ว่าคุณภาพจะต่ำมาก และผลลัพธ์จะแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละการใช้งาน เครื่องเล่นเกมSega 32Xใช้ PWM ในการเล่นเสียงแบบอิงตัวอย่างในเกมของมัน

ในยุคปัจจุบันมีการนำวิธีการเข้ารหัสเสียงแบบ Direct Stream Digital (DAD ) มาใช้ ซึ่งใช้รูปแบบทั่วไปของการมอดูเลชั่นความกว้างพัลส์ที่เรียกว่า การมอดูเลชั่นความหนาแน่นพัลส์ ( Pulse-Density Modulation ) ที่อัตราการสุ่มตัวอย่างสูงพอ (โดยทั่วไปอยู่ในระดับเมกะเฮิร์ตซ์) เพื่อครอบคลุม ช่วงความถี่ เสียง ทั้งหมด ด้วยความเที่ยงตรงที่เพียงพอ วิธีนี้ใช้ใน รูปแบบ SACDและการสร้างสัญญาณเสียงที่เข้ารหัสขึ้นใหม่นั้นโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับวิธีที่ใช้ในเครื่องขยายเสียงคลาส D

สัญญาณ SPWM (sine–triangle pulse-width modulation) ถูกนำมาใช้ใน การออกแบบ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์สัญญาณสวิตช์เหล่านี้จะถูกป้อนไปยังFETที่ใช้ในอุปกรณ์ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับปริมาณฮาร์มอนิกของสัญญาณ PWM มีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการกำจัดฮาร์มอนิกที่ไม่ต้องการและปรับปรุงความแรงพื้นฐาน ซึ่งบางส่วนเกี่ยวข้องกับการใช้สัญญาณพาหะที่ดัดแปลงแทนสัญญาณฟันเลื่อยแบบคลาสสิก^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}เพื่อลดการสูญเสียพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพ การใช้งานทั่วไปอีกอย่างหนึ่งคือในด้านหุ่นยนต์ ซึ่งสัญญาณ PWM ถูกใช้เพื่อควบคุมความเร็วของหุ่นยนต์โดยการควบคุมมอเตอร์

• ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นช่วงเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง
• แอมพลิฟายเออร์คลาสดี
• การควบคุมพัดลมคอมพิวเตอร์
• การปรับความชันเดลต้าแบบแปรผันต่อเนื่อง
• การมอดูเลชั่นเดลต้า-ซิกมา
• สะพาน H
• การมอดูเลชั่นแอมพลิจูดพัลส์
• การมอดูเลชั่นรหัสพัลส์
• การมอดูเลชั่นความหนาแน่นพัลส์
• การมอดูเลชั่นความถี่พัลส์
• การมอดูเลชั่นตำแหน่งพัลส์
• การควบคุมด้วยวิทยุ
• การมอดูเลตความกว้างพัลส์แบบสุ่ม
• เซอร์โว RC
• การควบคุมแบบสไลด์โหมด (Sliding mode control ) - สร้างพฤติกรรมที่ราบรื่นโดยผ่านการสลับแบบไม่ต่อเนื่องในระบบ
• การมอดูเลชั่นเวกเตอร์อวกาศ
• ชิปเสียง

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการปรับความกว้างของพัลส์ (Pulse width modulation )

• บทนำเกี่ยวกับตัวแปลงเดลต้า-ซิกมา
• การปรับความกว้างพัลส์ในวงจรควบคุม PID - โปรแกรมจำลองฟรี
• การปรับความกว้างพัลส์ (Pulse Width Modulation) ในจอภาพเดสก์ท็อป - ปัญหาจอภาพกระพริบ