- PWM(Pulse Width Modulation/パルス幅変調)の歴史
- 1. 発想の誕生(1930〜1940年代)
- 2. 理論体系化(1950〜1960年代)
- 3. パワーエレクトロニクスへの応用(1970年代)
- 4. マイコン時代の到来(1980年代)
- 5. 高周波化・高効率化(1990年代)
- 6. デジタル信号処理との融合(2000年代)
- 7. デジタルプロトコル化(2010年代〜現在)
- 年表(簡易)
- まとめ
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PWM(Pulse Width Modulation/パルス幅変調)の歴史

PWM(Pulse Width Modulation/パルス幅変調)の歴史を、発明期から現代の応用まで時系列で解説します。 RCカーやESCだけでなく、通信・制御・電力変換といった幅広い分野での発展も含めます。
1. 発想の誕生(1930〜1940年代)
・背景 通信・制御工学の黎明期、電力や信号の制御を効率よく行う方法が模索されていた。
・1932年頃 初期の「パルス変調」方式が無線通信の研究で登場(AM/FMの変形として)。
・1940年代 米国・英国で軍事レーダーや信号制御にパルス幅制御の概念が応用。
・この時期はアナログ回路(真空管)で実装、デジタル的というよりタイミング回路的制御。
・1932年頃 初期の「パルス変調」方式が無線通信の研究で登場(AM/FMの変形として)。
・1940年代 米国・英国で軍事レーダーや信号制御にパルス幅制御の概念が応用。
・この時期はアナログ回路(真空管)で実装、デジタル的というよりタイミング回路的制御。
2. 理論体系化(1950〜1960年代)
・1950年代 サーボモーター制御やアナログ計算機で「デューティ制御」の考え方が整理。
・1957年 NASAや航空機制御でPWMが採用される(軽量・高効率な電力制御)。
・半導体(トランジスタ)の登場により、スイッチング制御が可能になり、真空管より小型で効率的に。
・1957年 NASAや航空機制御でPWMが採用される(軽量・高効率な電力制御)。
・半導体(トランジスタ)の登場により、スイッチング制御が可能になり、真空管より小型で効率的に。
3. パワーエレクトロニクスへの応用(1970年代)
・MOSFETの商用化で、低電圧・大電流を効率的に制御できるようになる。
・産業用DCモーター制御、スイッチング電源(SMPS)、オーディオアンプ(Class-D)などでPWMが広く普及。
・RC分野でも機械式スピコンから電子式FETアンプへの移行期にPWM技術が導入。
・産業用DCモーター制御、スイッチング電源(SMPS)、オーディオアンプ(Class-D)などでPWMが広く普及。
・RC分野でも機械式スピコンから電子式FETアンプへの移行期にPWM技術が導入。
4. マイコン時代の到来(1980年代)
・8bitマイコン(Intel 8051、Motorola 68xx、NEC μPDシリーズ等)が登場。
・タイマ/カウンタ内蔵のマイコンがPWM信号を直接生成可能に。
・RCサーボはこの頃から1〜2msパルス幅制御(50Hz)が事実上の業界標準に。
・タイマ/カウンタ内蔵のマイコンがPWM信号を直接生成可能に。
・RCサーボはこの頃から1〜2msパルス幅制御(50Hz)が事実上の業界標準に。
5. 高周波化・高効率化(1990年代)
・MOSFET・IGBTの性能向上でPWM周波数が数十kHzへ。
・モーター制御で可聴域外に設定することで、騒音・効率を改善。
・正弦波PWM(SPWM)や空間ベクトルPWM(SVPWM)など高度な変調方式が登場し、インバータ制御に採用。
・モーター制御で可聴域外に設定することで、騒音・効率を改善。
・正弦波PWM(SPWM)や空間ベクトルPWM(SVPWM)など高度な変調方式が登場し、インバータ制御に採用。
6. デジタル信号処理との融合(2000年代)
・DSP(デジタル信号プロセッサ)やFPGAを使い、高精度なPWM生成が可能に。
・RC分野ではESCのプログラム設定やセンサーモーター制御に高分解能PWMが使われるようになる。
・パワーエレクトロニクス分野では三相ACモーターのベクトル制御、太陽光パワコン、EV駆動インバータに採用。
7. デジタルプロトコル化(2010年代〜現在)
・モーター制御信号をPWMから完全デジタル化(例 ドローンのDShotプロトコル)。
・それでもパワー段の制御自体はPWMが基盤(ゲートドライブの基本)。
・高周波PWM(数百kHz〜MHz級)による絶縁型DC-DCコンバータやクラスDオーディオのさらなる高効率化。
年表(簡易)
1930s ─ 初期パルス変調(無線・軍事)─────┐
1950s ─ 理論整理(航空・サーボ制御)──────┤
1970s ─ MOSFETでパワー制御(産業・RC初期)─┤
1980s ─ マイコンPWM(RCサーボ標準化)─────┤
1990s ─ 高周波化・正弦波PWM(静音化)─────┤
2000s ─ DSP・FPGA制御(高度化)────────┤
2010s ─ デジタルプロトコル化(DShot等)────┘
まとめ
・PWMは90年以上前に発想され、今も基盤技術として現役。
・本質は「オンとオフの時間比率で出力を制御」するシンプルな原理。
・小信号から数百kW級のパワー制御までスケール自在。
・本質は「オンとオフの時間比率で出力を制御」するシンプルな原理。
・小信号から数百kW級のパワー制御までスケール自在。
名言 「PWMは単なる点滅ではない。それは効率と精度の融合だ。」
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