RU184381U1 - Dual-channel PWM with dual regulating effect on ramp slope - Google Patents

Dual-channel PWM with dual regulating effect on ramp slope Download PDF

Info

Publication number
RU184381U1
RU184381U1 RU2017123025U RU2017123025U RU184381U1 RU 184381 U1 RU184381 U1 RU 184381U1 RU 2017123025 U RU2017123025 U RU 2017123025U RU 2017123025 U RU2017123025 U RU 2017123025U RU 184381 U1 RU184381 U1 RU 184381U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
elements
trigger
pulse
Prior art date
Application number
RU2017123025U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU184381U9 (en
Inventor
Пётр Аркадьевич Верник
Владимир Иванович Горячев
Андрей Васильевич Чуприн
Original Assignee
Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы" filed Critical Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы"
Priority to RU2017123025U priority Critical patent/RU184381U9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU184381U1 publication Critical patent/RU184381U1/en
Publication of RU184381U9 publication Critical patent/RU184381U9/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/033Monostable circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/56Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor using a semiconductor device with negative feedback through a capacitor, e.g. Miller integrator
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/90Linearisation of ramp; Synchronisation of pulses
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08Duration or width modulation ; Duty cycle modulation

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электроники и может быть применена при разработке вторичных источников питания (ВИП).The utility model relates to the field of electronics and can be applied in the development of secondary power sources (VIP).

Предложенная схема двухканального широтно-импульсного модулятора с двойным регулирующим воздействием на наклон пилообразного напряжения отличается от прототипа меньшим числом логических элементов (вентилей), более высокой надежностью и меньшей потребляемой мощностью.The proposed scheme of a two-channel pulse-width modulator with a double regulating effect on the inclination of the sawtooth voltage differs from the prototype by a smaller number of logic elements (gates), higher reliability and lower power consumption.

Все эти положительные качества были достигнуты за счет введения в состав схемы широтно-импульсного модулятора R-S триггера на двух элементах 2ИЛИ-НЕ, счетного триггера выполненного на Д триггере, срабатывающим по фронту нарастания входного сигнала (фронт 01), электронного ключа и двух канальных вентилей 3ИЛИ-НЕ, соединенных новыми межэлементными связями.All these positive qualities were achieved by introducing a pulse-width modulator RS flip-flop on two 2ILI-NE elements, a counting flip-flop performed on the D flip-flop triggered on the rising edge of the input signal (front 01), an electronic switch and two channel 3IL gates -NOT connected by new inter-element connections.

Введенные элементы и межэлементные связи позволили реализовать цифровую часть схемы широтно-импульсного модулятора на однотипных элементах ИЛИ-НЕ, сократить число элементов (вентилей, транзисторов) и тем самым повысить надежность и снизить потребляемую мощность.The introduced elements and inter-element communications allowed realizing the digital part of the pulse-width modulator circuit on OR-NOT elements of the same type, reducing the number of elements (gates, transistors) and thereby increasing reliability and reducing power consumption.

Description

Полезная модель относится к области электроники и может быть применена при разработке вторичных источников питания (ВИП). Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) в составе ВИП (вторичный источник питания) применяется в качестве устройства, формирующего импульсные сигналы, длительность которых зависит как от входного (Uвх.) так и от выходного (Uвых) напряжений.The utility model relates to the field of electronics and can be applied in the development of secondary power sources (VIP). Pulse width modulator (PWM) in the composition of the VIP (secondary power source) is used as a device that generates pulse signals, the duration of which depends on both input (Uin) and output (Uout) voltages.

Известен двухканальный ШИМ (см. фиг. 1) с двойным регулирующим воздействием на наклон пилообразного напряжения (в дальнейшем сокращенно пилы), с фиксацией информации о переключении порогового элемента на R-S триггере, приведенный в изделии: Модуль ИВЭП К275.010СФ. ШУКР.436434.004.Known two-channel PWM (see Fig. 1) with a double regulating effect on the inclination of the sawtooth voltage (hereinafter abbreviated as saws), with fixing information about the switching of the threshold element on the R-S trigger, shown in the product: IHEP K275.010 module. ShUKR.436434.004.

Двухканальный ШИМ содержит собственно ШИМ, выполненный на элементах, обозначенных на фиг. 1 цифрами 1-9 и распределитель импульсов на два канала, выполненный на элементах, обозначенных цифрами 10-12. Недостаток такой схемы ШИМ в том, что распределитель импульсов в этой схеме, выполненный на счетном триггере 10 и двух вентилях 2ИЛИ-НЕ 11 и 12, выполняющих функцию двухканального дешифратора, работает от импульсов изменяемой длительности, поступающих с выхода собственно ШИМ (элемент 2И-НЕ 9) на счетный вход «С» счетного триггера 10. При работе ВИП в режиме холостого хода и при максимальном входном напряжении на вход «С» счетного триггера 10 с выхода элемента 9 собственно ШИМ могут поступать импульсы, длительность которых меньше, чем длительность импульса tги, формируемого задающим генератором. В результате триггер 10 может не сработать, по причине слишком короткого импульса, что приведет к отказу работоспособности схемы ВИП. Наиболее близким по технической сущности является схема двухканального ШИМ, приведенная в заявке, на которую получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель (заявка №2016144213/08 (070875)от 10.11.2016).Two-channel PWM contains the actual PWM performed on the elements indicated in FIG. 1 numbers 1-9 and a pulse distributor for two channels, performed on the elements designated by the numbers 10-12. The disadvantage of such a PWM circuit is that the pulse distributor in this circuit, performed on a counting trigger 10 and two 2ILI-NE 11 and 12 gates, which function as a two-channel decoder, operates on pulses of variable duration, coming from the output of the PWM itself (element 2I-NOT 9) to the counting input "C" of the counting trigger 10. When the VIP operates in idle mode and with the maximum input voltage, the input "C" of the counting trigger 10 from the output of the element 9 actually PWM pulses can be received, the duration of which is less than the duration tg pulse generated by the master oscillator. As a result, the trigger 10 may not work, due to too short a pulse, which will lead to failure of the VIP circuit. The closest in technical essence is the scheme of two-channel PWM given in the application for which a positive decision was received on issuing a patent for a useful model (application No. 201614421313/08 (070875) of November 10, 2016).

Схема ШИМ из заявки приведена на фиг. 2. ШИМ включает в себя времязадающую цепь, состоящую из резистора 1и конденсатора 2, электронный ключ 3 с тремя выводами: управляющий (У), «общий» и «выход», входной вентиль 2И-НЕ 4, фототранзистор обратной связи 5, инвертор 6, триггер R-S типа на двух вентилях 2И-НЕ 7 и 8, при этом первый вывод резистора 1 подключен к плюсовой клемме входного источника питания Uвх, а второй его вывод подсоединен к первой обкладке конденсатора 2, к выводу «выход» электронного ключа 3, к эмиттеру фототранзистора 5, (коллектор которого подсоединен к клемме плюс внутреннего источника питания Евн.пит.) и к входу инвертора 6, выход которого подключен к входу S триггера R-S типа, а его R вход подсоединен к первому входу входного вентиля 2И-НЕ 4, второй вход которого подключен к выходу вентиля 2И-НЕ8 триггера R-S типа, выход входного вентиля 2И-НЕ 4 подсоединен к управляющему входу электронного ключа 3, при этом вторая обкладка конденсатора 2 и вывод «общий» электронного ключа 3 объединены и подсоединена к шине «общая» входного источника питания. Кроме того в состав схемы ШИМ прототипа также входят: счетный триггер 9, выполненный на Д триггере, срабатывающим по фронту спада входного сигнала (фронт 10) и два канальных вентиля 3И, 10 и 11. При этом тактовый вход «С» счетного триггера 9 подключен к первому входу входного вентиля 2И-НЕ4 и к первым входам канальных вентилей 3И, 10и 11, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 9, а третьи входы канальных вентилей 3И, 10 и 11 подсоединены к выходу вентиля 2И-НЕ 8 R-S триггера, при этом первый вход входного двухвходового вентиля 2И - НЕ 4 является входом двухканального ШИМ.The PWM circuit from the application is shown in FIG. 2. PWM includes a timing circuit consisting of a resistor 1 and a capacitor 2, an electronic switch 3 with three pins: a control (U), “common” and “output”, an input gate 2И – НЕ 4, a feedback phototransistor 5, an inverter 6 , RS type trigger on two 2I-NE 7 and 8 valves, with the first output of resistor 1 connected to the positive terminal of the input power supply Uin, and its second output connected to the first capacitor plate 2, to the output of the electronic switch 3, the emitter of the phototransistor 5, (the collector of which is connected to the terminal plus the internal Power supply Evn.pit.) and to the input of the inverter 6, the output of which is connected to the input S of the RS flip-flop, and its R input is connected to the first input of the input valve 2I-HE 4, the second input of which is connected to the output of the valve 2I-HE8 trigger RS type, the output of the input valve 2I-NOT 4 is connected to the control input of the electronic switch 3, while the second plate of the capacitor 2 and the output "common" of the electronic switch 3 are combined and connected to the bus "common" input power source. In addition, the PWM circuit of the prototype also includes: counting trigger 9, performed on D trigger, triggered on the front edge of the input signal (front 10), and two channel gates 3I, 10 and 11. At the same time, the clock input “C” of the counting trigger 9 is connected to the first input of the input valve 2I-HE4 and to the first inputs of the channel valves 3I, 10 and 11, the second inputs of which are connected respectively to the direct and inverse outputs of the counting trigger 9, and the third inputs of the channel valves 3I, 10 and 11 are connected to the output of the valve 2I-HE 8 RS trigger, with the first input input 2I of the two-input gate - NOT 4 is a two-channel PWM input.

Как видно из фиг. 2 схема работает от коротких (узких) по длительности импульсов tги с уровнем лог. 0. постоянной длительности.As can be seen from FIG. 2, the circuit operates from short (narrow) pulses with a log level. 0. constant duration.

Рассмотрим работу схемы прототипа, с того момента, когда на вход вентиля 2И-НЕ 4 подан импульсный сигнал с уровнем лог. 0 от генератора импульсов. В этом случае будет иметь место, следующее распределение логических уровней на выходах вентилей 2И-НЕ схемы двухканального ШИМ.Consider the operation of the prototype circuit, from the moment when a pulse signal with a log level is applied to the input of the 2I-NO 4 gate. 0 from the pulse generator. In this case, the following distribution of logical levels at the outputs of the 2I-NOT gate of the two-channel PWM circuit will take place.

На выходе вентиля 2И-НЕ 4 сформируется уровень лог. 1, который приведет к отпиранию электронного ключа 3, и начнется разряд конденсатора 2 через малое сопротивление открытого ключа 3. Одновременно сигнал от генератора импульсов поступит на R вход R-S триггера на вентилях 2И-НЕ 7, 8, и установит его в состояние лог. 1, т.е. на выходе вентиля 2И-НЕ 8 установится уровень лог. 1, а на выходе вентиля 2И-НЕ 7 уровень лог. 0. Уровень лог. 1, поступая на входы канальных вентилей 3И 10 и 11, сформирует на их выходах уровни лог. 0. То есть в момент действия импульса, поступающего от генератора, будет осуществлен надежный запрет передачи информации с выходов счетного триггера 9 на затворы силовых ключей МОП-транзисторов преобразователя ВИП, что очень важно. Это так называемая гарантированная пауза (просечка) или «мертвое» время в иностранной литературе. Одновременно сигнал с уровнем лог. 1 с выхода вентиля 2И-НЕ 8 поступает на второй вход вентиля 2И-НЕ 4, но он в данный момент времени не влияет на его работу. Рассмотрим процесс работы схемы после окончания импульса от генератора, т.е. когда на входе вентиля 2И-НЕ 4 присутствует уровень лог. 1. В этом случае на выходе вентиля 2И-НЕ 4 сформируется уровень лог. 0, электронный ключ 3 закроется, и начнется заряд конденсатора 2 через сопротивление 1 практически постоянным током. При этом на выходе вентиля 8 будет действовать уровень лог. 1, и на выходе К1или К2, т.е. только на одном из двух канальных вентилей 3И 10 или 11, сформируется уровень лог. 1, который и поступит на вход затвора МОП-транзистора преобразователя ВИП. Когда напряжение на конденсаторе 2 достигнет величины порога переключения инвертора 6, на его выходе сформируется уровень лог. 0, и R-S триггер на вентилях 2И-НЕ 7, 8 установится в инверсное состояние, при котором на выходе вентиля 2И-НЕ 7 будет действовать уровень лог. 1, а на выходе вентиля 2И-НЕ 8 - уровень лог. 0. Последний, поступая на входы канальных вентилей 3И 10 и 11, сформируют на их выходах К1 и К2 уровни лог. 0, завершая тем самым цикл получения рабочего импульса. При этом сигнал с уровнем лог. 0 с выхода вентиля 2И-НЕ 8 сформирует на выходе вентиля 4 сигнал с уровнем лог. 1, который откроет электронный ключ 3, и разрешит процесс разряда конденсатора 2 через малое сопротивление открытого ключа 3. То есть напряжение на конденсаторе 1 никогда не превысит напряжения равного напряжению порога переключения инвертора 6.The output of the valve 2I-NOT 4 will form a level log. 1, which will unlock the electronic key 3, and the capacitor 2 will begin to discharge through the low resistance of the public key 3. At the same time, the signal from the pulse generator will go to the R input of the R-S trigger on the 2I-HE 7, 8 valves, and set it to the log state. 1, i.e. the output of the valve 2I-NOT 8 will establish the level of the log. 1, and at the outlet of the valve 2-NOT 7 level log. 0. Level log. 1, acting on the inputs of the channel valves 3I 10 and 11, will form at their outputs the levels of the log. 0. That is, at the moment of the pulse coming from the generator, there will be a reliable ban on the transmission of information from the outputs of the counting trigger 9 to the gates of the power switches of the MOS transistors of the VIP converter, which is very important. This is the so-called guaranteed pause (perforation) or “dead” time in foreign literature. Simultaneously, the signal level log. 1 from the output of the 2I-NOT 8 valve goes to the second input of the 2I-NOT 4 valve, but it does not affect its operation at this time. Consider the process of operation of the circuit after the end of the pulse from the generator, i.e. when the input of the valve 2I-NOT 4 there is a level log. 1. In this case, the output of the valve 2I-NOT 4 will form the level of the log. 0, the electronic key 3 closes, and the charge of the capacitor 2 through the resistance 1 starts with a practically constant current. In this case, the output of the valve 8 will act level log. 1, and at the output of K1 or K2, i.e. only one of the two channel valves 3I 10 or 11, will form the level of the log. 1, which will be input to the gate of the MOS transistor of the VIP converter. When the voltage on the capacitor 2 reaches the switching threshold of the inverter 6, the level of the log will be formed at its output. 0, and the R-S trigger on the valves 2I-NOT 7, 8 is set in the inverse state, in which the output of the valve 2I-NOT 7 will have a level log. 1, and at the exit of the valve 2-NOT 8 - the level of the log. 0. The latter, acting on the inputs of the channel valves 3I 10 and 11, will form at their outputs K1 and K2 log levels. 0, thus completing the cycle of obtaining a working impulse. In this case, the signal with the level of the log. 0 from the output of the 2I-NE 8 valve will form a 4-level signal at the output of the valve. 1, which will open the electronic key 3, and allow the process of discharging the capacitor 2 through the low resistance of the public key 3. That is, the voltage on the capacitor 1 will never exceed the voltage equal to the switching threshold voltage of the inverter 6.

Интересно отметить, что в этой схеме двухканального ШИМ не наблюдается в принципе присутствие узких импульсов ни на одном из входов, как самого счетного триггера 9, так и на входах вентилей ЗИ,10 и 11, что исключительно важно. Действительно, самый узкий импульс на входе счетного триггера 9 -это импульс с длительностью равной длительности импульса tги. А на входах вентилей ЗИ, 10 и 11 самый короткий импульс (с уровнем лог. 1) не может иметь длительность меньше, чем длительность tги.It is interesting to note that in this two-channel PWM scheme, in principle, the presence of narrow pulses is not observed on any of the inputs of both the counting trigger 9 and the inputs of the ZI, 10 and 11, which is extremely important. Indeed, the narrowest pulse at the input of the counting trigger 9 is a pulse with a duration equal to the duration of the pulse tг. And at the inputs of the ZI gates, 10 and 11 the shortest pulse (with the level of the log. 1) cannot have a duration less than the duration tг.

И то чисто теоретически, поскольку практически длительность импульса с уровнем лог. 1 здесь всегда обязана быть больше длительности tги. Это говорит о том, что в этой схеме коэффициент заполнения Кз (Кз=tиш/(Tги/2), где tиш длительность импульса на выходе любого из элементов 3И, 10 или 11, формируемого схемой ШИМ, Тги - период следования импульсов tги, формируемых генератором импульсов) может меняться практически от нуля до максимального значения. Пусть схема работает при максимальном входном напряжении и в режиме холостого хода. В этом случае, учетом тока через фототранзистор 4 и тока через резистор 1, конденсатор 2 будет заряжаться наиболее быстро. И на выходе вентиля 2И-НЕ8 сформируется сигнал с уровнем лог. 1 длительностью tги+Δt, где Δt<tги - добавок к импульсу tги за счет быстрого заряда конденсатора 2. Но величина добавки At может составлять наносекунды и поэтому вентили ЗИ, 10 и 11 их могут не пропустить. Чтобы сигнал прошел через вентиль, его длительность должна быть больше величины, определяемой средней задержкой распространения. Но такие короткие по длительности импульсы, практически не смогут оказать какого либо воздействия на затворы силовых МОП-транзисторов, т.е. не смогут установить их во включенное состояние (вместо обозначения МОП-транзистор часто употребляют МДП-транзистор).And that is purely theoretical, since practically the duration of the pulse with the level of the log. 1 here must always be longer than the duration of tg. This suggests that in this scheme, the fill factor is Kz (Kz = tish / (Tg / 2), where tish is the pulse duration at the output of any of the 3I, 10 or 11 elements formed by the PWM circuit, Tg is the repetition period of the pulses pulse generator) can vary almost from zero to the maximum value. Let the circuit work at maximum input voltage and at idle. In this case, taking into account the current through the phototransistor 4 and the current through the resistor 1, the capacitor 2 will be charged most quickly. And at the output of the 2I-HE8 valve, a signal is generated with a log level. 1 with a duration of td + Δt, where Δt <tg is the additive to the impulse of thi due to the fast charge of the capacitor 2. But the value of the additive At can be nanoseconds and therefore the ZI valves 10 and 11 can not miss them. In order for a signal to pass through a valve, its duration must be greater than the value determined by the average propagation delay. But such short duration pulses can hardly have any effect on the gates of the power MOS transistors, i.e. will not be able to set them in the on state (instead of the MOS transistor, they often use a MOS transistor).

Итак, поскольку в схеме ШИМ, приведенной на фиг. 2 счетный триггер 9 работает от импульсов с уровнем лог. 0 постоянной длительности равной tги, то здесь исключается вероятность его сбоя по причине не срабатывания от короткого импульса, Обращаясь к схеме прототипа, показанной на фиг. 2, можно видеть, что цифровая часть этой схемы выполнена на логических элементах не одного функционального типа, т.е. она содержит в своем составе элементы И-НЕ и элементы И. Это требует от логической серии более широкого функционального ряда, что может привести к усложнению схемы ШИМ в случае отсутствия в составе выбранной серии интегральных схем(ИС) элементов 3И.So, since the PWM circuit shown in FIG. 2 counting trigger 9 operates from pulses with a log level. 0 of a constant duration equal to tг, then the probability of its failure due to non-response from a short pulse is excluded. Referring to the prototype circuit shown in FIG. 2, it can be seen that the digital part of this circuit is implemented on logical elements of not one functional type, i.e. it contains elements of NAND and elements I. This requires a logical series of a wider functional series, which can lead to complication of the PWM scheme in the absence of 3I elements in the selected series of integrated circuits.

Поэтому целью полезной модели являются, упрощение схемы ШИМ прототипа за счет выполнения ее цифровой части на однотипных элементах, уменьшения числа логических элементов (вентилей) и, как следствие, повышение надежности и снижение потребляемой мощности.Therefore, the purpose of the utility model is to simplify the prototype PWM circuit by performing its digital part on the same type of elements, reducing the number of logic elements (gates) and, as a result, increasing reliability and reducing power consumption.

Поставленная цель достигается тем, что в схему двухканального ШИМ, содержащую времязадающие резистор 1 и конденсатор 2, электронный ключ 3 с тремя выводами: управляющий «У», «общий» и «выход», фототранзистор обратной связи 4, счетный триггер 7, выполненный на Д триггере, при этом первый вывод резистора 1 подключен к плюсовой клемме входного источника питания Uвх, а второй его вывод подсоединен к первой обкладке конденсатора 2, к выводу «выход» электронного ключа 3, вывод «общий» которого подсоединен к шине «общая» входного источника питания, к эмиттеру фототранзистора 4, коллектор которого подсоединен к плюсовой шине внутреннего источника питания Евн.пит, введены: R-S триггер на двух элементах 2ИЛИ-НЕ 5 и 6, два канальных вентиля 3ИЛИ-НЕ, 8 и 9, электронный ключ 10, при этом первая обкладка конденсатора 2 подсоединена к первому входу элемента 2ИЛИ-НЕ 6 R-S триггера, а тактовый вход «С» счетного триггера 7, срабатывающего по фронту нарастания входного сигнала (фронт 01), подключен к управляющему входу «У»электронного ключа 3, к третьим входам вентилей 3ИЛИ-НЕ 8 и 9 и к первому входу элемента 2ИЛИ-НЕ 5 R-S триггера, при этом выход элемента 2ИЛИ-НЕ 5 R-S триггера подсоединен к первым входам вентилей 3ИЛИ-НЕ 8, 9 и к управляющему входу «У»электронного ключа 10, вторые входы элементов 3ИЛИ-НЕ 8 и 9 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного тригтера 7, а вывод «общий» электронного ключа 10 подсоединен к шине «общая» входного источника питания, при этом управляющий вход «У» электронного ключа 3 является входом двухканального ШИМ. Схема ШИМ приведена на фиг. З.и работает следующим образом.This goal is achieved by the fact that the two-channel PWM circuit contains time-sensitive resistor 1 and capacitor 2, electronic switch 3 with three outputs: control “U”, “common” and “output”, feedback phototransistor 4, counting trigger 7, D trigger, while the first output of the resistor 1 is connected to the positive terminal of the input power source Uin, and its second output is connected to the first plate of the capacitor 2, to the output of the electronic switch 3, the output of which is “common” connected to the bus “common” input power source to The phototransistor 4 mitter, the collector of which is connected to the Evn.pit internal power supply bus, has been introduced: RS trigger on two 2IL-NOT 5 and 6 elements, two 3IL-NOT channel gates, 8 and 9, electronic switch 10, with the first lining the capacitor 2 is connected to the first input element 2ILI-NOT 6 RS trigger, and the clock input "C" of the counting trigger 7, triggered on the rising edge of the input signal (front 01), is connected to the control input "U" of the electronic switch 3, to the third valve inputs 3 OR-NO 8 and 9 and to the first input of element 2 OR-N 5 RS flip-flops, while the output of the 2ILI-HE element 5 RS of the trigger is connected to the first inputs of the 3ILI-HE 8, 9 gates and to the control input “Y” of the electronic key 10, the second inputs of the 3ILI-HE 8 and 9 elements are connected respectively to the direct and inverse outputs of the counting trigger 7, and the output of the “common” electronic key 10 is connected to the bus “common” input power source, while the control input “U” of the electronic key 3 is the input of a two-channel PWM. The PWM circuit is shown in FIG. Z. and works as follows.

Поступающий на управляющий вход (вход «У») ключа 3 импульс tги (см. фиг. 4. -диаграмма сигналов на выходах вентилей схемы ШИМ) с уровнем логической 1 (лог. 1), одновременно поступает на вход элемента 5, вход «С» счетного триггера 7 и на два элемента 3ИЛИ-НЕ 8 и 9. В результате, по фронту входного импульса (момент t0 на фиг. 4) счетный триггер 7 перейдет в инверсное состояние, R-S триггер в состояние лог. 0 (на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 5 уровень лог. 0, а на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 6 уровень лог. 1), а на выходах элементов ЗИЛИ-НЕ 8 и 9 будут действовать уровни лог. 0, т.е. в момент действия импульса tги осуществляется блокировка (запрет) передачи информации с выходов счетного триггера 7 на входы элементов ЗИЛИ-НЕ 8 и 9. Эта блокировка будет действовать в течение всей длительности импульса tги. После окончания действия импульса tги (момент t1 Ha фиг. 4) на выходе вентиля 2ИЛИ-НЕ 5 останется действовать сигнал с уровнем лог. 0, а на выходе вентиля 2ИЛИ-НЕ 6 - уровень лог. 1. В итоге, только на выходе одного из двух элементов 3ИЛИ-НЕ 8 (Кн1)или 3ИЛИ-НЕ 9 (Кн2)сформируется рабочий сигнал с уровнем лог. 1, который затем поступит на затвор одного из силовых МОП транзисторов преобразователя ВИП. Одновременно, по окончании импульса tги начнется процесс заряда времязадающего конденсатора 2 по цепи резистор 1, конденсатор 2 практически постоянным током. Следовательно, напряжение на конденсаторе 2 будет нарастать по линейному закону, т.е. по законуComing on the control input (input "U") of the key 3 impulse tgi (see Fig. 4. -diagram of signals at the outputs of the valves of the PWM circuit) with a logic level 1 (log. 1), simultaneously enters the input of element 5, input "C »Counting trigger 7 and two elements 3ИЛИ-НЕ 8 and 9. As a result, on the front of the input pulse (time t0 in Fig. 4) the counting trigger 7 will go to the inverse state, RS trigger to the state log. 0 (at the output of element 2IL-NOT 5 level log. 0, and at the output of element 2 OR-NOT 6 level log. 1), and at the outputs of elements ZILI-NO 8 and 9, the levels of log will act. 0, i.e. at the moment of the pulse tgi action, blocking (prohibition) of information transfer from the outputs of the counting trigger 7 to the inputs of the ZILI-NE elements 8 and 9 is performed. This blocking will be valid for the entire duration of the pulse tgi. After the termination of the pulse tg (moment t1 Ha of Fig. 4), the output of the 2IL-NOT 5 gate will remain a signal with a log level. 0, and at the exit of the valve 2 OR-NOT 6 - the level of the log. 1. As a result, only at the output of one of the two elements 3ILI, NOT 8 (Kn1) or 3ILI, NOT 9 (Kn2), a working signal with a log level will be formed. 1, which will then go to the gate of one of the power MOS transistors of the VIP converter. At the same time, at the end of the pulse tg, the time-charging capacitor 2 will start charging through the resistor 1 and capacitor 2 circuits with almost constant current. Consequently, the voltage on the capacitor 2 will increase according to a linear law, i.e. according to law

Figure 00000001
Figure 00000001

При достижении на конденсаторе 2 напряжения Uc2 (момент t2 на фиг. 4) равного порогу срабатывания элемента 2ИЛИ-НЕ 6 (Uc2=Uпор.элемента 2ИЛИ-НЕ 6) R-S триггер на элементах 2ИЛИ-НЕ 5 и 6 установится в состояние лог. 0 (на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 6 уровень лог. 0, а на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 5 - уровень лог. 1), и формирование длительности импульса ШИМ (tи.ш) завершится. При этом сигнал с уровнем лог. 1 с выхода вентиля 2ИЛИ-НЕ5поступит на управляющий вход «У» электронного ключа 10, и начнется разряд конденсатора 2 через малое сопротивление открытого электронного ключа 10. Другими словами, это означает, что процесс разряда конденсатора 2 начнется до прихода следующего импульса tги, т.е. также как и в схеме ШИМ прототипа. Итак, схема предлагаемого ШИМ полностью выполняет функции прототипа, так как ее счетный триггер 7 управляется сигналами постоянной длительности равной длительности, формируемой генератором т.е. длительностью tги. Осталось сравнить их по экономичности т.е. по числу логических элементов или, что то же самое по числу транзисторов в случае реализации ШИМ в виде кристалла при реализации последнего на комплементарных МОП-транзисторах проводиостью п и р-типов. Напомним, что для реализации инвертора требуется два МОП транзистора (один транзистор проводимостью п-типа и один транзистор проводимостью р-_типа), а для реализации элемента 2ИЛИ-НЕ или элемента 2И-НЕ требуется 4 МОП транзистора (два транзистора проводимостью п-типа и два транзистора проводимостью р-типа).When capacitor 2 reaches voltage Uc2 (instant t2 in Fig. 4) equal to the response threshold of element 2ILI – NO 6 (Uc2 = Upor. element 2OR or NOT 6), R-S flip-flop on elements 2IL-HE 5 and 6 will be set to log. 0 (at the output of element 2IL-NOT 6 the level of the log. 0, and at the output of the element 2 OR-NOT 5 - the level of the logic. 1), and the formation of the pulse width of the PWM (third and highest) is completed. In this case, the signal with the level of the log. 1 from the output of the gate 2IL-HE5 enters the control input "Y" of the electronic key 10, and the capacitor 2 begins to discharge through the low resistance of the open electronic key 10. In other words, this means that the discharge of the capacitor 2 will begin before the next pulse, tg, t. e. as in the PWM prototype circuit. So, the scheme of the proposed PWM fully performs the functions of the prototype, since its counting trigger 7 is controlled by signals of constant duration equal to the duration generated by the generator i.e. the duration of the tag. It remains to compare them in terms of efficiency ie. according to the number of logic elements or, which is the same with the number of transistors in the case of realization of PWM in the form of a crystal during the implementation of the latter on complementary MOS transistors by conduction of n and p-types. Recall that the implementation of the inverter requires two MOS transistors (one transistor with n-type conductivity and one transistor with p-type conductivity), and 4 MOS transistors (two transistors with n-type conductivity and two transistors with p-type conductivity).

Сравнение схемы ШИМ прототипа, выполненной на элементах И-НЕ с предлагаемой схемой ШИМ, приведенной на фиг. 3 по числу элементов показывает, что последняя из этих двух схем реализуется на меньшем числе элементов с одинаковым числом входов или, что в данном случае то же самое, на меньшем числе транзисторов. То есть, она более экономична по числу транзисторов и, следовательно, потребляет меньшую мощность. В частности цепь разряда конденсатора 2 в схеме ШИМ, приведенной на фиг. 3,реализуется на двух транзисторах (имеется в виду, что в качестве электронных ключей 3 и 10 используются полевые МОП-транзисторы проводимостью п-типа), тогда как в схеме ШИМ прототипа, приведенной на фиг. 2 для его реализации требуется 5 транзисторов (два транзистора проводимостью р -типа и 2 транзистора проводимостью п-типа идут на построение элемента 2И-НЕ и один транзистор проводимостью п-типа идет на построение электронного ключа). Более того, в предлагаемой схеме ШИМ, реализованной на элементах ИЛИ-НЕ отсутствует инвертор, а это еще минус два транзистора в ее пользу. Кроме того, цифровая часть предлагаемой схемы ШИМ, полностью реализована на однотипных элементах, а именно, только на элементах ИЛИ-НЕ, тогда как в схеме ШИМ прототипа используются элементы И-НЕ и элементы И. А это может дать дополнительный выигрыш в числе транзисторов при его реализации в виде кристалла. Другими словами, предлагаемая схема ШИМ, приведенная на фиг. 3, более экономична по числу элементов (вентилей, транзисторов). Следовательно, она обладает более высокой надежностью, потребляет меньшую мощность, и может найти более широкое применение.A comparison of the PWM circuit of the prototype performed on the NAND elements with the proposed PWM circuit shown in FIG. 3 by the number of elements shows that the last of these two circuits is implemented on a smaller number of elements with the same number of inputs or, which is the same in this case, on a smaller number of transistors. That is, it is more economical in the number of transistors and, therefore, consumes less power. In particular, the discharge circuit of the capacitor 2 in the PWM circuit shown in FIG. 3, is implemented on two transistors (meaning that the MOSFETs of n-type conductivity are used as electronic switches 3 and 10), whereas in the PWM circuit of the prototype shown in FIG. 2 for its implementation requires 5 transistors (two transistors with p-type conductivity and 2 transistors with n-type conductivity go to the construction of the element 2I-NOT and one transistor with n-type conductivity goes to build an electronic key). Moreover, in the proposed PWM circuit implemented on the OR-NO elements there is no inverter, and this is still minus two transistors in its favor. In addition, the digital part of the proposed PWM circuit is fully implemented on the same type of elements, namely, on the OR-NOT elements only, while the AND-NOT elements and the I.I. elements of the prototype PWM circuit use the number of transistors for its realization in the form of a crystal. In other words, the proposed PWM circuit shown in FIG. 3, more economical in terms of the number of elements (gates, transistors). Consequently, it has higher reliability, consumes less power, and can find wider application.

При этом необходимо отметить, что экономичность в числе транзисторов - это пункт, который особенно важен при реализации ШИМ в виде кристалла, поскольку источником помех в кристалле являются сами ЛЭ. Но сокращение числа ЛЭ будет способствовать не только снижению внутренних помех, но и уменьшению тепловыделения внутри кристалла. И, как следствие, увеличения срока службы элементов (т.е. повышение надежности), поскольку элементы работают в более облегченном тепловом режиме.It should be noted that the efficiency in the number of transistors is a point that is especially important when implementing PWM in the form of a crystal, since LEs themselves are the source of interference in the crystal. But reducing the number of LEs will not only reduce internal noise, but also reduce heat generation inside the crystal. And, as a result, increase the service life of the elements (ie, increase reliability), because the elements operate in a more lightweight thermal mode.

Claims (1)

Двухканальный широтно-импульсный модулятор, содержащий времязадающие резистор и конденсатор, электронный ключ с тремя выводами: управляющий «У», «общий» и «выход», фототранзистор обратной связи, счетный триггер, выполненный на Д триггере, при этом первый вывод резистора подключен к плюсовой клемме входного источника питания Uвх, а второй его вывод подсоединен к первой обкладке конденсатора, к выводу «выход» электронного ключа, вывод «общий» которого подсоединен к шине «общая» входного источника питания, к эмиттеру фототранзистора, коллектор которого подсоединен к плюсовой шине внутреннего источника питания Евн.пит, введены: R-S триггер на двух элементах 2 ИЛИ-НЕ, два канальных вентиля 3 ИЛИ-НЕ, электронный ключ, при этом первая обкладка конденсатора подсоединена к первому входу элемента 2 ИЛИ-НЕ R-S триггера, а тактовый вход «С» счетного триггера, срабатывающего по фронту нарастания входного сигнала (фронт 01), подключен к управляющему входу «У» электронного ключа, к третьим входам вентилей 3 ИЛИ-НЕ и к первому входу элемента 2 ИЛИ-НЕ R-S триггера, при этом выход элемента 2 ИЛИ-НЕ R-S триггера подсоединен к первым входам вентилей 3 ИЛИ-НЕ и к управляющему входу «У» электронного ключа, вторые входы элементов 3 ИЛИ-НЕ подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, а вывод «общий» электронного ключа подсоединен к шине «общая» входного источника питания, при этом управляющий вход «У» электронного ключа является входом двухканального широтно-импульсного модулятора.A two-channel pulse-width modulator containing a time-conducting resistor and a capacitor, an electronic switch with three pins: a control “U”, a “common” and “output”, a feedback phototransistor, a counting trigger made on the D trigger, the first output of the resistor connected to The positive terminal of the input power source Uin, and its second output is connected to the first capacitor plate, to the output of the electronic switch, the output of which is “common” connected to the bus “common” input power supply, to the emitter of the phototransistor, call The vector of which is connected to the Evn.pit internal power supply bus is introduced: RS trigger on two elements 2 OR NOT, two channel valves 3 OR NOT, electronic key, with the first capacitor plate connected to the first input of element 2 OR NOT RS trigger, and the clock input “C” of the counting trigger, triggered by the rising edge of the input signal (front 01), is connected to the control input “U” of the electronic key, to the third inputs of the 3 OR-NOT gates RS trigger, while the output element 2 OR NOT RS the trigger is connected to the first inputs of valves 3 OR-NOT and to the control input "U" of the electronic key, the second inputs of elements 3 OR-NOT are connected respectively to the forward and inverse outputs of the counting trigger, and the output of the "common" electronic key is connected to the bus "common" the input power source, while the control input "Y" of the electronic key is the input of a two-channel pulse-width modulator.
RU2017123025U 2017-06-29 2017-06-29 Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope RU184381U9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123025U RU184381U9 (en) 2017-06-29 2017-06-29 Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123025U RU184381U9 (en) 2017-06-29 2017-06-29 Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU184381U1 true RU184381U1 (en) 2018-10-25
RU184381U9 RU184381U9 (en) 2018-11-22

Family

ID=63923268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017123025U RU184381U9 (en) 2017-06-29 2017-06-29 Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184381U9 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193190U1 (en) * 2018-11-30 2019-10-16 Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы" Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2294053C2 (en) * 2005-02-10 2007-02-20 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Sawtooth voltage generator
RU76525U1 (en) * 2008-04-14 2008-09-20 Владимир Иванович Горячев FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR
RU2409891C1 (en) * 2009-11-16 2011-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Linear pulse width converter with two outputs on digital microchips - schmitt trigger and two inverters
RU131541U1 (en) * 2013-03-06 2013-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" COMPACT WIDTH-PULSE MODULATOR
RU2613522C1 (en) * 2015-12-03 2017-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) Device of forming double-channel pulse-modulated signal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2294053C2 (en) * 2005-02-10 2007-02-20 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Sawtooth voltage generator
RU76525U1 (en) * 2008-04-14 2008-09-20 Владимир Иванович Горячев FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR
RU2409891C1 (en) * 2009-11-16 2011-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Linear pulse width converter with two outputs on digital microchips - schmitt trigger and two inverters
RU131541U1 (en) * 2013-03-06 2013-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" COMPACT WIDTH-PULSE MODULATOR
RU2613522C1 (en) * 2015-12-03 2017-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) Device of forming double-channel pulse-modulated signal

Also Published As

Publication number Publication date
RU184381U9 (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9722610B2 (en) Semiconductor device and high side circuit drive method
US7245153B2 (en) Level shift circuit having timing adjustment circuit for maintaining duty ratio
Mahapatra et al. Comparison and analysis of delay elements
US10530258B1 (en) Predictive dead time generating circuit
US8552768B2 (en) Transistor switch control circuit
US20080238514A1 (en) Level-converted and clock-gated latch and sequential logic circuit having the same
US5929684A (en) Feedback pulse generators
KR20070081099A (en) Oscillation circuit
JP4797631B2 (en) DC-DC converter and control method thereof
RU184381U1 (en) Dual-channel PWM with dual regulating effect on ramp slope
US5642061A (en) Short circuit current free dynamic logic clock timing
CN111600583A (en) Random frequency triangular wave generator based on diffusion memristor and current transmitter
CN114665854A (en) Reset circuit and charging system
Kumar et al. Design of low power two bit magnitude comparator using adiabatic logic
EP0481698A2 (en) Tri-state circuit
RU160154U1 (en) TRANSFORMER DRIVER CHIP
US9401715B1 (en) Conditional pulse generator circuit for low power pulse triggered flip flop
RU193190U1 (en) Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope
US20070069785A1 (en) Reduced voltage pre-charge multiplexer
US6323688B1 (en) Efficient half-cycle clocking scheme for self-reset circuit
RU168842U1 (en) Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope
RU166651U1 (en) TRANSFORMER CONTROL IC
RU2549136C1 (en) Push-pull shift register
JP5267392B2 (en) Pulse generation circuit and level shift circuit
JP2012253897A (en) Gate driving circuit

Legal Events

Date Code Title Description
TH91 Specification republication (utility model)
PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20190619

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190630