RU193190U1 - Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope - Google Patents
Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope Download PDFInfo
- Publication number
- RU193190U1 RU193190U1 RU2018142388U RU2018142388U RU193190U1 RU 193190 U1 RU193190 U1 RU 193190U1 RU 2018142388 U RU2018142388 U RU 2018142388U RU 2018142388 U RU2018142388 U RU 2018142388U RU 193190 U1 RU193190 U1 RU 193190U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- elements
- input
- pwm
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/027—Generators 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
- H03K3/033—Monostable circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
- H03M1/504—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval using pulse width modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электроники и может быть применена при разработке вторичных источников питания (ВИП).Предложенная схема двухканального ШИМ с двойным регулирующим воздействием на наклон пилообразного напряжения отличается от прототипа меньшим числом логических элементов, более высокой надежностью и меньшей потребляемой мощностью.Все эти положительные качества были достигнуты за счет введения связи с первой обкладки конденсатора 2 на первые входы элементов 3 ИЛИ-НЕ 6, 7.Введенные этой связи позволило реализовать схему ШИМ на меньшем числе элементов, т.е. упростить схему и тем самым повысить надежность и снизить потребляемую мощность.The utility model relates to the field of electronics and can be used in the development of secondary power sources (VIP). The proposed scheme of a two-channel PWM with a double regulating effect on the slope of the sawtooth voltage differs from the prototype in fewer logic elements, higher reliability and lower power consumption. All these positive The quality was achieved by introducing a connection from the first lining of the capacitor 2 to the first inputs of the elements 3 OR NOT 6, 7. Introduced this connection allowed us to realize from PWM to a smaller number of elements, ie, simplify the circuit and thereby increase reliability and reduce power consumption.
Description
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).
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) в составе ВИП применяется в качестве устройства, формирующего импульсные сигналы, длительность которых зависит, как от входного (Uвх.) так и от выходного (Uвых.) напряжений.The pulse-width modulator (PWM) as part of the VIP is used as a device that generates pulse signals, the duration of which depends on both the input (Uin.) And the output (Uout.) Voltages.
Известен двухканальный ШИМ (патент №168842, проритет от 10 ноября 2016 г) с двойным регулирующим воздействием на наклон пилообразного напряжения, в котором счетный триггер распределителя импульсов (РИ) на два канала переключается импульсами постоянной длительности равной длительности, формируемой генератором импульсов (импульс tги). В состав схемы такого ШИМ входят следующие элементы: два элемента 3 И, три элемента 3 И-НЕ, один инвертор, двунаправленный ключ типа КТЗ (серия 564), счетный триггер, выполненный на основе триггера Д типа, фиксирующего информацию по фронту спада входного сигнал tги (фронт 10). То есть такой ШИМ реализуется на достаточно большом количестве элементов и притом функционально разнотипных (элементы И, И-НЕ), что является его недостатком. Наиболее близкой по технической сущности является схема двухканального ШИМ, приведенная в заявке на полезную модель (заявка №2017123025/08(039815) от 29.06.2017, по которой принято положительное решение о выдаче патента)). Эта схема ШИМ реализована на меньшем числе однотипных элементов ИЛИ-НЕ, выполняет аналогичные функции и поэтому выбрана за прототип.Known two-channel PWM (patent No. 168842, pro-ness of November 10, 2016) with a double regulatory effect on the slope of the sawtooth voltage, in which the counting trigger of the pulse distributor (RI) is switched over two channels by pulses of constant duration equal to the duration generated by the pulse generator (pulse tgi) . The structure of such a PWM circuit includes the following elements: two 3 I elements, three 3 NAND elements, one inverter, a bi-directional key of the KTZ type (564 series), a counting trigger made on the basis of a type D trigger that records information along the falling edge of the input signal tgi (front 10). That is, such a PWM is implemented on a sufficiently large number of elements and, moreover, functionally diverse types (elements I, AND-NOT), which is its drawback. The closest in technical essence is the scheme of two-channel PWM given in the application for a utility model (application No. 2017123025/08 (039815) dated 06/29/2017, according to which a positive decision was made to grant a patent)). This PWM scheme is implemented on a smaller number of elements of the same type OR-NOT, performs similar functions and is therefore selected as a prototype.
Схема ШИМ из заявки приведена на фиг. 1. Она включает в себя времязадающую цепь, 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., R-S триггер на двух элементах 2 ИЛИ-НЕ 5 и 6, два канальных вентиля 3 ИЛИ-НЕ, 8 и 9, электронный ключ 10, при этом первая обкладка конденсатора 2 подсоединена к первому входу элемента 2 ИЛИ-НЕ 6 R-S триггера, а тактовый вход «С» счетного триггера 7, срабатывающего по фронту нарастания входного сигнала (фронт01), подключен к управляющему входу «У» электронного ключа 3, к третьим входам вентилей 3 ИЛИ-НЕ 8 и 9 и к первому входу элемента 2 ИЛИ-НЕ 5 R-S триггера, при этом выход элемента 2 ИЛИ-НЕ 5 R-S триггера подсоединен к первым входам вентилей 3 ИЛИ-НЕ 8, 9 и к управляющему входу «У» электронного ключа 10, вторые входы элементов 3 ИЛИ-НЕ 8 и 9 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 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, приведенная на фиг. 1. и работает следующим образом. Поступающий на управляющий вход (вход «У») ключа 3 импульс tги (см. фиг. 2. - 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 3 ИЛИ-НЕ 8 и 9. В результате, по фронту входного импульса (момент t0 на фиг. 2) счетный триггер 7 перейдет в инверсное состояние, R-S триггер в состояние лог. 0 (на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 5 уровень лог. 0, а на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 6 уровень лог. 1), а на выходах элементов 3 ИЛИ-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 3 ИЛИ-НЕ 8 и 9. Эта блокировка будет действовать в течение всей длительности импульса tги. После окончания действия импульса tги (момент t1 на фиг. 2) на выходе вентиля 2 ИЛИ-НЕ 5 останется действовать сигнал с уровнем лог. 0, а на выходе вентиля 2 ИЛИ-НЕ 6 - уровень лог. 1. В итоге, только на выходе одного из двух элементов 3 ИЛИ-НЕ 8 (канал1-Кн1) или 3 ИЛИ-НЕ 9 (канал2-Кн2) сформируется рабочий сигнал с уровнем лог. 1, который затем поступит на затвор одного из силовых МОП транзисторов преобразователя ВИП.The PWM scheme of the application is shown in FIG. 1. It includes a timing circuit containing a
Одновременно, по окончании импульса tги начнется процесс заряда времязадающего конденсатора 2 по цепи резистор 1, конденсатор 2 практически постоянным током.At the same time, at the end of the pulse tg, the process of charging the time-setting
Следовательно, напряжение на конденсаторе 2 будет нарастать по линейному закону, т.е. по законуTherefore, the voltage across the
При достижении на конденсаторе 2 напряжения Uc2 (момент t2 на фиг. 2) равного порогу срабатывания элемента 2 ИЛИ-НЕ 6 (Uc2=Uпор. элемента 2 ИЛИ-НЕ 6) R-S триггер на элементах 2 ИЛИ-НЕ 5 и 6 установится в состояние лог. 0 (на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 6 уровень лог. 0, а на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 5 - уровень лог. 1), и формирование длительности импульса ШИМ (tи.ш.) завершится. При этом сигнал с уровнем лог. 1 с выхода вентиля 2 ИЛИ-НЕ 5 поступит на управляющий вход «У» электронного ключа 10, и начнется разряд конденсатора 2 через малое сопротивление открытого электронного ключа 10.When voltage Uc2 reaches the capacitor 2 (moment t2 in Fig. 2) equal to the response threshold of
Недостатком схемы ШИМ прототипа является некая избыточность в числе элементов.The disadvantage of the PWM scheme of the prototype is a certain redundancy in the number of elements.
Поэтому целью полезной модели является построение схемы ШИМ на меньшем числе элементов. Поставленная цель достигается тем, что в схеме двухканального ШИМ, содержащей времязадающие резистор 1 и конденсатор 2, электронный ключ 3 с тремя выводами: управляющий «У», «общий» и «выход», фототранзистор обратной связи 4, счетный триггер 5, выполненный на Д триггере, два элемента 3 ИЛИ-НЕ, 6.7 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., входной сигнал поступает на управляющий вход «У» электронного ключа 3, на счетный вход «С» триггера 5, на первые входы элементов 3 ИЛИ-НЕ, вторые входы которых подключены к прямому и инверсному выходам триггера 5, введена связь с первой обкладки конденсатора 2 на первые входы элементов 3 ИЛИ-НЕ 6, 7.Therefore, the purpose of the utility model is to construct a PWM circuit with fewer elements. This goal is achieved by the fact that in the circuit of a two-channel PWM containing a
Схема ШИМ приведена на фиг. 3 и работает следующим образом. Поступающий на управляющий вход (вход «У») ключа 3 входной сигнал с уровнем логической 1 (лог. 1), одновременно поступает на вход «С» счетного триггера 5 и на входы дух элементов 3 ИЛИ-НЕ 6 и 7. В результате, по фронту входного импульса счетный триггер 5 перейдет в инверсное состояние, а на выходах элементов 3 ИЛИ-НЕ 6 и 7 будут действовать уровни лог. 0, т.е. в момент действия импульса tги осуществляется блокировка (запрет) передачи информации с выходов счетного триггера 5 на входы элементов 3 ИЛИ-НЕ 6 и 7. Эта блокировка будет действовать в течение всей длительности импульса tги. После окончания действия импульса tги на выходе одного из вентилей 3 ИЛИ-НЕ 6, 7 сформируется сигнал с уровнем лог. 1 (а именно на том, на трех входах которого будут одновременно действовать сигналы с уровнем лог. 0), и начнется заряд конденсатора 2 через резистор 1. При достижении на конденсаторе 2 напряжения Uc2 равного порогу срабатывания элемента 3 ИЛИ-НЕ 6, 7 (Uc2=Uпор. элемента 3 ИЛИ-НЕ 5, 6), на выходах элементов 3 ИЛИ-НЕ 6, 7 - сформируется лог. 0, и формирование длительности импульса ШИМ (tи.ш.) на этом завершится. И схема перейдет в режим ожидания прихода следующего импульса tги. Через транзистор 4 осуществляется отслеживание изменение напряжения на выходе при изменениях тока нагрузки ВИП. Например, при снижении тока нагрузки увеличивается напряжение на выходе ВИП. В результате увеличивается ток через светодиод и, следовательно, через фототранзистор 4. Через конденсатор 2 течет больший по величине ток, что приводит к более быстрому заряду конденсатора 2 до напряжения Uc2. И, как следствие, уменьшению длительности импульса, формируемого схемой ШИМ, и, следовательно, к стабилизации выходного напряжения до заданной величины. В предлагаемой схеме ШИМ отсутствует ограничение напряжения пилы по амплитуде, которое будет иметь место при входном напряжении Uвх>Uвх.мин. (напомним, что для бортовых ВИП напряжение Uвх.мин., как правило, составляет 23B). Последнее означает, что при Uвх>Uвх.мин. амплитуда напряжения пилы Uc2 превысит напряжение порога переключения элементов 3 ИЛИ-НЕ 5, 6, и при напряжении Uвх=2Uвх.мин.=46В оно может дорасти до напряжения внутреннего питания Евн.пит., которое, при использовании низкопороговых МОП, транзисторов, как правило, составляет 5B. Но последнее не отразится на работоспособности схемы ШИМ, поскольку формирование импульса ШИМ завершится, когда напряжение пилы достигнет величины Uc2=2.5В. Более того, увеличение напряжения Uc2, до величины более 2.5В имеет положительный момент, так как в этом случае увеличивается помехоустойчивость элементов 3 ИЛИ-НЕ 6, 7 к запирающей помехе (помеха, которая приводит к выключению элемента, т.е. приводит его из состояния лог. 0 в состояние лог. 1). Именно этим отличается предложенная схема ШИМ от схемы прототипа. В остальном работа предлагаемой схемы ШИМ полностью соответствует схеме прототипа.The PWM circuit is shown in FIG. 3 and works as follows. The input signal arriving at the control input (input “U”) of
Итак, схема предлагаемого ШИМ полностью выполняет функции прототипа, так как ее счетный триггер 5 управляется сигналами постоянной длительности равной длительности, формируемой генератором т.е. длительностью tги. Осталось сравнить их по экономичности т.е. по числу логических элементов (ЛЭ) или, что то же самое по числу транзисторов, в случае реализации ШИМ в виде кристалла на комплементарных МОП-транзисторах проводимостью 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 3 ИЛИ-НЕ требуется 6 МОП транзистора (три транзистора проводимостью п-типа и три транзистора проводимостью р-типа), для реализации ключа 3 (в двунаправленном исполнении - типа КТ3 серии 564) - 4 транзистора (два транзистора n-типа и два транзистора р типа).So, the scheme of the proposed PWM fully performs the functions of the prototype, since its
Сравнение схемы ШИМ прототипа, выполненной на элементах ИЛИ-НЕ с предлагаемой схемой ШИМ, приведенной на фиг. 3 (по числу элементов), показывает, что последняя из этих двух схем реализуется на меньшем числе ЛЭ или, что в данном случае то же самое, на меньшем числе транзисторов. В частности, цепь разряда конденсатора 2 в схеме прототипа реализуется на двух двунаправленных ключах 3, 10 (8 транзисторов), а предлагаемой схеме ШИМ, на одном ключе 3 (4 транзистора). И кроме того в предлагаемой схеме ШИМ отсутствует R-S триггер. А это еще минус 4 транзистора, и при этом необходимо иметь в виду, что R-S триггер потенциально может сбиться.Comparison of the PWM circuit of the prototype, performed on the OR-NOT 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 LEs or, which in this case is the same, on a smaller number of transistors. In particular, the discharge circuit of the
Следовательно, предлагаемая схема ШИМ обладает более высокой надежностью, потребляет меньшую мощность, и может найти более широкое применение. 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. При этом необходимо отметить, что предлагаемая схема ШИМ будет особенно эффективна при разработке бортовых ВИП, работающих в диапазоне входных напряжений 23-34В (практически, основной диапазон их работы).Therefore, the proposed PWM scheme has higher reliability, consumes less power, and can find wider application. 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. It should be noted that the proposed PWM scheme will be especially effective in the development of on-board VIPs operating in the input voltage range of 23-34V (in practice, the main range of their operation).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142388U RU193190U1 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142388U RU193190U1 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU193190U1 true RU193190U1 (en) | 2019-10-16 |
Family
ID=68280547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142388U RU193190U1 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU193190U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3569810A (en) * | 1968-11-20 | 1971-03-09 | Allis Chalmers Mfg Co | Pulse width modulator with pulse width limiting |
SU1721815A1 (en) * | 1990-01-15 | 1992-03-23 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Pulse-width modulator |
RU76525U1 (en) * | 2008-04-14 | 2008-09-20 | Владимир Иванович Горячев | FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR |
RU184381U9 (en) * | 2017-06-29 | 2018-11-22 | Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы" | Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope |
-
2018
- 2018-11-30 RU RU2018142388U patent/RU193190U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3569810A (en) * | 1968-11-20 | 1971-03-09 | Allis Chalmers Mfg Co | Pulse width modulator with pulse width limiting |
SU1721815A1 (en) * | 1990-01-15 | 1992-03-23 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Pulse-width modulator |
RU76525U1 (en) * | 2008-04-14 | 2008-09-20 | Владимир Иванович Горячев | FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR |
RU184381U9 (en) * | 2017-06-29 | 2018-11-22 | Акционерное общество "НПЦ СпецЭлектронСистемы" | Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9325317B2 (en) | Semiconductor device and high side circuit drive method | |
US8324880B2 (en) | Power converting system with function of reducing dead-time | |
US10530258B1 (en) | Predictive dead time generating circuit | |
KR101345363B1 (en) | Converterand the driving method thereof | |
US9484922B2 (en) | Voltage level shifter module | |
CN100372221C (en) | Power circuit and PVVM circuit | |
US9385601B2 (en) | SMPS with output ripple reduction control and method thereof | |
WO2016181597A1 (en) | Driving circuit, switching control circuit, and switching device | |
US8013666B1 (en) | Low ripple charge pump | |
CN109067206B (en) | AC-DC power supply and control circuit of synchronous rectifier tube thereof | |
CN110138220B (en) | Power supply and switching power supply circuit thereof | |
US7847622B2 (en) | Electric circuit device | |
JP2017169268A (en) | Full-wave rectification circuit | |
US9559583B2 (en) | Power converter with a wave generator that filters a wave signal to generate an output voltage | |
RU193190U1 (en) | Two-channel pulse-width modulator with double regulating influence on the ramp voltage slope | |
CN102237856A (en) | Pulse width filter | |
RU184381U9 (en) | Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope | |
US8258842B2 (en) | Dead-time detecting circuit for inductive load and modulation circuit using the same | |
CN112585854A (en) | Drive circuit for switching element and switching circuit | |
TWI721127B (en) | Switch regulator | |
CN108292893B (en) | Low dropout regulator and voltage regulation method | |
JPH04263514A (en) | Logic circuit | |
RU168842U1 (en) | Two-channel PWM with double regulating effect on ramp voltage slope | |
US10771082B1 (en) | Circuitry for low input charge analog to digital conversion | |
RU76525U1 (en) | FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191027 |