RU184381U9 - Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope - Google Patents

Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope Download PDF

Info

Publication number
RU184381U9
RU184381U9 RU2017123025U RU2017123025U RU184381U9 RU 184381 U9 RU184381 U9 RU 184381U9 RU 2017123025 U RU2017123025 U RU 2017123025U RU 2017123025 U RU2017123025 U RU 2017123025U RU 184381 U9 RU184381 U9 RU 184381U9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
trigger
output
elements
electronic key
Prior art date
Application number
RU2017123025U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU184381U1 (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

Images

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 used 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 regulatory effect on the slope of the sawtooth voltage differs from the prototype in the 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 due to the introduction of a pulse-width modulator RS trigger on two 2OR-NOT elements, a counting trigger executed on a D trigger, triggering along the rising edge of the input signal (front 01), an electronic key and two 3-OR channel gates -NOT connected by new interelement bonds.

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.

Figure 00000002
The introduced elements and inter-element communications made it possible to implement the digital part of the pulse-width modulator circuit on the same elements OR-NOT, to reduce the number of elements (valves, transistors) and thereby increase reliability and reduce power consumption.
Figure 00000002

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 used in the development of secondary power sources (VIP). A pulse-width modulator (PWM) as part of a VIP (secondary power supply) 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 regulatory effect on the slope of the sawtooth voltage (hereinafter abbreviated saws), with fixing information about switching the threshold element on the R-S trigger, shown in the product: IVEP K275.010СФ 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).The two-channel PWM contains the PWM proper, made on the elements indicated in FIG. 1 in numbers 1-9 and a pulse distributor for two channels, made on the elements indicated by numbers 10-12. The disadvantage of such a PWM circuit is that the pulse distributor in this circuit, made on a counting trigger 10 and two 2IL-NOT 11 and 12 gates, performing the function of a two-channel decoder, operates from pulses of variable duration coming from the output of the PWM proper (element 2I-NOT 9) to the counting input "C" of the counting trigger 10. When the VIP is idling and at the maximum input voltage, the input "C" of the counting trigger 10 from the output of element 9 of the PWM proper can receive pulses whose duration is shorter than the duration pulse tgi generated by the master oscillator. As a result, trigger 10 may not work, due to too short a pulse, which will lead to a failure of the VIP circuit. The closest in technical essence is the dual-channel PWM scheme given in the application, for which a positive decision was obtained on the grant of a patent for a utility model (application No. 201614421313 08 (070875) dated 10.11.2016).

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 scheme of the application is shown in FIG. 2. The PWM includes a timing circuit consisting of a resistor 1 and a capacitor 2, an electronic switch 3 with three outputs: control (U), "common" and "output", input gate 2I-NOT 4, feedback phototransistor 5, inverter 6 , RS type trigger on two gates 2I-NOT 7 and 8, 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 lining of the capacitor 2, to the output of the electronic key 3, to the emitter of the phototransistor 5, (whose collector is connected to the terminal plus the internal power supply source) and to the input of the inverter 6, the output of which is connected to the input S of the RS type trigger, and its R input is connected to the first input of the input valve 2I-NOT 4, the second input of which is connected to the output of the valve 2I-NOT8 of the RS trigger type, the output of the input gate 2I-NOT 4 is connected to the control input of the electronic key 3, while the second lining of the capacitor 2 and the output of the "common" electronic key 3 are combined and connected to the bus "common" input power source. In addition, the prototype PWM circuit also includes: counting trigger 9, executed on the D trigger, triggering along the falling edge of the input signal (front 10) and two channel gates 3I, 10 and 11. In this case, the clock input “C” of the counting trigger 9 is connected to the first input of the input gate 2I-NE4 and to the first inputs of the channel gates 3I, 10i 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 gates 3I, 10 and 11 are connected to the output of the 2I-NOT 8 RS flip-flops, with the first input being 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 duration tg with 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-NOT 4 valve. 0 from the pulse generator. In this case, there will be the following distribution of logic levels at the outputs of the 2I-NOT gates of the two-channel PWM circuit.

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.At the output of the valve 2I-NOT 4, a log level is formed. 1, which will lead to the unlocking of the electronic key 3, and the discharge of the capacitor 2 through the low resistance of the public key 3 will begin. At the same time, the signal from the pulse generator will go to the R input of the R-S trigger on the valves 2I-NOT 7, 8, and set it to the state log. 1, i.e. at the output of the 2I-NOT 8 valve, the log level will be set. 1, and at the output of the valve 2I-NOT 7 level log. 0. The level of the log. 1, arriving at the inputs of channel gates 3I 10 and 11, will form a log level at their outputs. 0. That is, at the moment of the pulse coming from the generator, there will be a reliable ban on the transfer of information from the outputs of the counting trigger 9 to the gates of the power keys of the MOS transistors of the VIP converter, which is very important. This is the so-called guaranteed pause (cut-out) or "dead" time in foreign literature. At the same time, a signal with a log level. 1 from the output of the valve 2I-NOT 8 goes to the second input of the valve 2I-NOT 4, but at the moment it does not affect its operation. Consider the process of the circuit after the end of the pulse from the generator, i.e. when at the input of the valve 2I-NOT 4 there is a log level. 1. In this case, a log level is formed at the output of the 2I-NOT 4 valve. 0, the electronic switch 3 closes, and the charge of the capacitor 2 begins through the resistance 1 with almost constant current. In this case, at the output of gate 8, the log level will act. 1, and at the output K1 or K2, i.e. only on one of the two channel valves 3I 10 or 11, will the level log be formed. 1, which will go to the gate input of the MOS transistor of the VIP converter. When the voltage across the capacitor 2 reaches the switching threshold of the inverter 6, a log level will be formed at its output. 0, and the R-S trigger on the 2I-NOT 7, 8 valves will be set to the inverse state, at which the log level will act on the output of the 2I-NOT 7 valve. 1, and at the output of the valve 2I-NOT 8 - level log. 0. The latter, entering the inputs of the channel gates 3I 10 and 11, will form the log levels at their outputs K1 and K2. 0, thereby completing the cycle of obtaining the working impulse. In this case, the signal level log. 0 from the output of gate 2I-NOT 8 will form a signal with a log level at the output of gate 4. 1, which will open the electronic key 3, and enable the discharge process of 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 voltage of the switching threshold 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 circuit, in principle, the presence of narrow pulses is not observed at any of the inputs, either the counting trigger 9, or at the inputs of the ZI, 10, and 11 gates, 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 pulse duration tg. And at the inputs of gates ZI, 10 and 11, the shortest pulse (with a log level of 1) cannot have a duration shorter than the duration tg.

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 in practice the pulse duration with the level of the log. 1 here always must be longer than the duration of tg. This suggests that in this scheme the duty cycle is Kz (Kz = tish / (Tg / 2), where t is the pulse width at the output of any of the elements 3I, 10 or 11, formed by the PWM circuit, Tg is the repetition period of the pulses tg generated pulse generator) can vary from almost zero to a maximum value. Let the circuit operate at maximum input voltage and in idle mode. 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-NOT8 valve, a signal with a log level will be formed. 1 with the duration tgi + Δt, where Δt <tgi - additives to the pulse tgi due to the fast charge of the capacitor 2. But the value of the additive At can be nanoseconds and, therefore, the valves ZI, 10 and 11 may not let them through. For the signal to pass through the gate, its duration must be greater than the value determined by the average propagation delay. But such short pulses in duration will practically not be able to exert any effect on the gates of power MOS transistors, i.e. they will not be able to set them to the on state (instead of the designation, a MOS transistor is often used an 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 in the PWM circuit shown in FIG. 2 counting trigger 9 operates from pulses with a log level. 0 of constant duration equal to tgi, then the probability of its failure due to non-operation from a short pulse is excluded, Turning to the prototype circuit shown in FIG. 2, it can be seen that the digital part of this circuit is made on logical elements of more than one functional type, i.e. it contains AND-NOT elements and I. elements in its composition. This requires a wider functional series from the logical series, which can lead to complication of the PWM circuit if there are no 3I elements in the selected series of integrated circuits (IC).

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 PWM circuit of the prototype 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 in the circuit of a two-channel PWM, containing a timing resistor 1 and a capacitor 2, an electronic switch 3 with three outputs: control "U", "common" and "output", feedback phototransistor 4, counting trigger 7, made on 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 lining of the capacitor 2, to the output "output" of the electronic key 3, the "common" terminal of which is connected to the "common" input bus power source, to Mitter phototransistor 4, the collector of which is connected to the positive bus of the internal power supply Ev.pit, introduced: RS trigger on two elements 2OR-NOT 5 and 6, two channel valves 3OR-NOT, 8 and 9, electronic key 10, while the first lining the capacitor 2 is connected to the first input of the trigger element 2 OR NOT 6 RS, and the clock input “C” of the counting trigger 7, triggered by the rising edge of the input signal (front 01), is connected to the control input “U” of the electronic key 3, to the third inputs of the valves 3 OR NOT 8 and 9 and to the first input of element 2 OR-N 5 RS of the trigger, while the output of the element 2 OR NOT 5 RS of the trigger is connected to the first inputs of the valves 3 OR NOT 8, 9 and to the control input "Y" of the electronic key 10, the second inputs of the elements 3 OR NOT 8 and 9 are connected respectively to the direct and the inverse outputs of the counting trigger 7, and the output “common” of the electronic key 10 is connected to the bus “common” of the input power source, while the control input “U” of the electronic key 3 is an 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 законуThe pulse tgi arriving at the control input (input “U”) of key 3 (see Fig. 4. is a diagram of the signals at the outputs of the PWM circuit valves) with logic level 1 (log. 1), is simultaneously input to element 5, input “C »Of the counting trigger 7 and two elements 3 OR NOT 8 and 9. As a result, along the edge of the input pulse (moment t0 in Fig. 4), the counting trigger 7 will go into the inverse state, the RS trigger will be in the log state. 0 (at the output of the element 2 OR NOT 5 the level is log. 0, and at the output of the element 2 OR NOT 6 the level is log. 1), and at the outputs of the elements ZILN NOT 8 and 9 the log levels will act. 0, i.e. at the moment of the action of the tgi pulse, blocking (prohibition) of information transfer from the outputs of the counting trigger 7 to the inputs of the ZILI-NOT 8 and 9 elements is carried out. This blocking will be valid for the entire duration of the tgi pulse. After the end of the action of the pulse tg (moment t1 Ha of Fig. 4), at the output of the valve 2 OR NOT 5, a signal with a log level will remain in effect. 0, and at the output of the valve 2OR-NOT 6 - the level of the log. 1. As a result, only at the output of one of the two elements 3OR-NOT 8 (Kn1) or 3OR-NOT 9 (Kn2) a working signal with a log level is formed. 1, which then goes 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 process of charging the time-setting capacitor 2 along the circuit of resistor 1 and capacitor 2 with almost constant current will begin. Therefore, the voltage across 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 the voltage Uc2 reaches the capacitor 2 (moment t2 in Fig. 4) equal to the response threshold of the 2OR-NOT 6 element (Uc2 = Upolement of the 2OR-NOT 6 element), the R-S trigger on the 2OR-NOT 5 and 6 elements will be set to the log state. 0 (at the output of the element 2 OR NOT 6 the level is log. 0, and at the output of the element 2 OR NOT 5 is the level log. 1), and the formation of the pulse width of the PWM (t.sh) will be completed. In this case, the signal level log. 1 from the output of the gate 2OR-NOT5 will go to the control input "U" of the electronic key 10, and the discharge of the capacitor 2 will begin through the low resistance of the open electronic key 10. In other words, this means that the discharge process of the capacitor 2 will begin before the arrival of the next pulse tg, t. e. as well 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. duration tgi. It remains to compare them in terms of profitability i.e. in terms of the number of logic elements or, which is the same in terms of the number of transistors in the case of PWM implementation in the form of a crystal when the latter is implemented on complementary MOS transistors with n and p-type conductivity. Recall that for the implementation of the inverter, two MOS transistors are required (one transistor with p-type conductivity and one p-type transistor), and for the implementation of the 2OR-NOT element or 2I-NOT element, 4 MOS transistors are required (two p-type transistors 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.Comparison of the PWM circuit of the prototype made on the NAND elements with the proposed PWM circuit shown in FIG. 3 in terms of 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 in this case is the same, 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 MOSFETs with p-type conductivity are used as electronic keys 3 and 10), while in the PWM circuit of the prototype shown in FIG. 2 for its implementation, 5 transistors are required (two transistors with p-type conductivity and 2 transistors with p-type conductivity go to build a 2I-NOT element and one transistor with p-type conductivity goes to build an electronic key). Moreover, in the proposed PWM scheme, implemented on the OR-NOT elements, there is no inverter, and this is another minus two transistors in her favor. In addition, the digital part of the proposed PWM circuitry is fully implemented on elements of the same type, namely, only OR-NOT elements, while the PWM circuitry of the prototype uses AND-NOT elements and I. And this can give an additional gain in the number of transistors when its implementation in the form of a crystal. In other words, the proposed PWM circuit shown in FIG. 3, more economical in the number of elements (valves, transistors). Therefore, 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 profitability in the number of transistors is a point that is especially important when implementing PWM in the form of a crystal, since the LEs themselves are a source of interference in the crystal. But a reduction in the number of LEs will contribute not only to a decrease in internal noise, but also to a decrease in heat release inside the crystal. And, as a consequence, increase the service life of the elements (i.e., increasing reliability), since 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 timing resistor and a capacitor, an electronic key with three outputs: control "U", "common" and "output", a feedback phototransistor, a counting trigger made on the D trigger, while the first output of the resistor is connected to the positive terminal of the input power supply Uin, and its second output is connected to the first capacitor plate, to the output of the electronic key, the common terminal of which is connected to the common input bus of the input power source, to the emitter of the phototransistor, call the vector of which is connected to the positive bus of the internal power supply Ev.pit, the following are entered: RS trigger on two elements 2 OR-NOT, two channel valves 3 OR-NOT, an electronic key, while the first capacitor plate is connected to the first input of element 2 OR-NOT RS of the 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 gates 3 OR-NOT and to the first input of the element 2 OR-NOT RS trigger, with the output of element 2 OR NOT RS the trigger is connected to the first inputs of the gates 3 OR-NOT and to the control input “U” of the electronic key, the second inputs of the elements 3 OR-NOT are connected respectively to the direct and inverse outputs of the counting trigger, and the output “common” of the electronic key is connected to the bus “common” input power source, while the control input "U" 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 RU184381U1 (en) 2018-10-25
RU184381U9 true 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)

Cited By (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

Cited By (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

Also Published As

Publication number Publication date
RU184381U1 (en) 2018-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4874971A (en) Edge-sensitive dynamic switch
US10530258B1 (en) Predictive dead time generating circuit
US7245153B2 (en) Level shift circuit having timing adjustment circuit for maintaining duty ratio
US9484922B2 (en) Voltage level shifter module
US20080238514A1 (en) Level-converted and clock-gated latch and sequential logic circuit having the same
US9678154B2 (en) Circuit techniques for efficient scan hold path design
US9979381B1 (en) Semi-data gated flop with low clock power/low internal power with minimal area overhead
KR20070081099A (en) Oscillation circuit
US4456837A (en) Circuitry for generating non-overlapping pulse trains
RU184381U9 (en) Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope
JP2021097324A (en) Semiconductor integrated circuit and control method for semiconductor integrated circuit
US7280000B2 (en) Apparatus and method for reducing power consumption within an oscillator
CN114665854A (en) Reset circuit and charging system
US6693462B1 (en) Low power dynamic logic gate with full voltage swing and two phase operation
Kumar et al. Design of low power two bit magnitude comparator using adiabatic logic
JP2007006254A (en) Delay circuit
US9401715B1 (en) Conditional pulse generator circuit for low power pulse triggered flip flop
US7741986B2 (en) Method for controlling delay time of pulse delay circuit and pulse delay circuit thereof
RU193190U1 (en) Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope
KR101171679B1 (en) Low Leakage Power Detection Circuit, Detection System and Detection Method
RU168842U1 (en) Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope
JP2008092271A (en) Delay circuit
RU122813U1 (en) INTEGRAL ELECTRONIC RELAY WITH TRANSFORMER DISCHARGE AND DISCHARGE DIAGRAM
SG182936A1 (en) Oscillation-stop detection circuit, semiconductor device, timepiece, and electronic device
RU2632567C1 (en) Voltage level converter

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