PFMとPWMの違いを徹底解説 — 中学生にもわかる仕組みと使い分けのコツ

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PFMとPWMの違いを徹底解説 — 中学生にもわかる仕組みと使い分けのコツ

この章では PFM と PWM の違いをやさしく解説します。技術用語が並ぶと難しく感じますが、実際には電気で物を動かすときの“作り方”の違いです。
大切なポイントは次の3つです。まずはここで全体像をつかみ、次のセクションで細かい仕組みを見ていきます。
最終的には、どんな場面でどちらを選べばいいのか、現場の判断基準を身につけられるようになります。
この長い話を短く言うと、PFM は頻度で変化させる、PWM は幅で変化させる、という違いです。これを頭に入れるだけで、後の説明がぐんと分かりやすくなります。

PFMとは何か

PFM とは Pulse Frequency Modulation の略で、日本語ではパルス頻度変調と呼ばれます。
ざっくり言うと信号を出すタイミング自体を少しずつ変える仕組みです。
例えばモーターを動かすとき、同じ力を出したいときでも信号を打つ間隔を長くしたり短くしたりします。
この差を感じやすいのは出力電力が低いときや軽い負荷のときです。
利点は出力の変化が穏やかになり音や振動が抑えられやすい点、欠点は大きな変化には対応が遅れることがある点です。
そのため省エネ設計や軽い負荷の制御には向いていますが、素早い反応を必要とする場面では PWM に劣ることがあります。

PWMとは何か

PWM とは Pulse Width Modulation の略で、日本語ではパルス幅変調と呼ばれます。
信号を打つ「オン」の時間と「オフ」の時間の割合（デューティ比）を変えることで出力を調整します。
「オン」が長いほど出力は強くなり、短いほど弱くなるという直感的な仕組みです。
PWM は反応が速く、急な負荷の変化にも追従しやすいのが特徴です。
ただし、頻繁に切り替えるためノイズが増えやすい場面もあり、機械音や振動が出やすいことがあります。
実際の機器ではデッドタイムを設けるなどの工夫が必要です。

違いのポイントと使い分けのコツ

PFM と PWM の最大の違いは「変化の仕方」です。
PFM は周波数を変えることで出力を調整します。一方 PWM はデューティ比を変えることで調整します。
この違いは、効率と応答性、それにノイズの出方にも影響します。
もし静かな動作や省エネ性が重要なら PFM が適していることがあります。
反対に、瞬時の応答性や高出力が必要な場面では PWM が有利です。
現場ではこの組み合わせを使い分けることもあります。
選ぶコツは「目的と負荷特性を把握すること」です。目的を明確にすると 負荷の性質を理解することが最初のひと歩です。

日常の例と注意点

ここまでの説明を日常の道具に置き換えてみましょう。
リモコンで送る信号の微妙な違いを想像すると理解が深まります。
例えば電動のファンを回すとき、すぐに最大スピードにはしたくない場合 PFm の定義が役立つことがあります。
また、モータ制御を自作する時には PWM のデューティ比が急に変わると部品が熱くなりやすい点に注意してください。
実験時は必ず安全を最優先にして、熱の出方やノイズの増減を観察しましょう。

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ピックアップ解説

今日は学校の休み時間に友だちと PFM と PWM の話を深掘りしてみました。実は二つの違いは難しい公式ではなく、どの場面でどの動きが適しているかという使い分けの感覚です。PFM は出力を穏やかに変えることが得意でノイズが少ない場面に向くことが多い。対して PWM は反応が速く大きな力が必要なときに強みを発揮します。この話で重要なのは、道具の性質を知ることと、目的を明確にして選択することです。

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