RU21097U1 - WIDTH-PULSE MODULATOR - Google Patents

WIDTH-PULSE MODULATOR Download PDF

Info

Publication number
RU21097U1
RU21097U1 RU2001115351/20U RU2001115351U RU21097U1 RU 21097 U1 RU21097 U1 RU 21097U1 RU 2001115351/20 U RU2001115351/20 U RU 2001115351/20U RU 2001115351 U RU2001115351 U RU 2001115351U RU 21097 U1 RU21097 U1 RU 21097U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inverter
resistor
input
power source
Prior art date
Application number
RU2001115351/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Миронов
Original Assignee
Миронов Анатолий Александрович
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 Миронов Анатолий Александрович filed Critical Миронов Анатолий Александрович
Priority to RU2001115351/20U priority Critical patent/RU21097U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU21097U1 publication Critical patent/RU21097U1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод - с первым выводом ограничительного резистора, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, КМОП-микросхема, содержащая более двух инверторов, первый вывод питания которой соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод питания - со вторым выводом источника питания, выход первого инвертора соединен с входом второго инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности выходных параметров, максимальной рабочей частоты, расширения области устойчивости работы и увеличения функциональных возможностей широтно-импульсного модулятора, в него введены третий инвертор, диод, анод которого подключен к входу первого инвертора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход которого соединен с первым выводом резисторного датчика тока, второй вывод которого соединен с первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания.A pulse-width modulator containing a power source, a control element, the first output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the first output of the limiting resistor, the current source of the controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively to the first and second terminals of the resistor current sensor, CMOS chip containing more than two inverters, the first power output of which is connected to the first output of the power source, and the second output of the power to the second output of the power source , the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator, a frequency-setting capacitor connected between the input of the first inverter and the output of the second inverter, a frequency-setting resistor connected between the input and output of the first inverter, characterized in that, for the purpose increasing the temperature stability of the output parameters, the maximum operating frequency, expanding the area of operation stability and increasing the functionality of the pulse-width module a torus, a third inverter is introduced into it, a diode whose anode is connected to the input of the first inverter, and a cathode is connected to the output of the third inverter, the input of which is connected to the first output of the resistor current sensor, the second output of which is connected to the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source.

Description

Широтно-импульсный модулятор.Pulse Width Modulator.

Полезная модель относится к электротехнике и может быгь использована при построении устройств управления импульсных источников электропитания.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the construction of control devices for switching power supplies.

Известен широтно-импульсный модулятор (ШИМ), содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, усилитель сигнала обратной связи, компаратор защиты по току и компаратор щиротно-модулированного сигнала 1, 2. ШИМ используется при построении устройств управления импульсных источников питания для выработки сигналов управления силовыми ключами.A pulse-width modulator (PWM) is known, comprising a linearly varying voltage generator, a feedback signal amplifier, a current protection comparator, and a pulse-width modulated signal comparator 1, 2. PWM is used in the construction of control devices for switching power supplies to generate power switch control signals.

К недостаткам указанного технического решения можно отнесги реализацию его на аналоговых функциональных узлах (усилители, компараторы), которые независимо от режима работы непрерывно потребляют ток. В результате весь узел ШИМ потребляет относите.чьно большой ток (десятки миллиампер). Это снижает общий КПД источшнча питания, использующего указанный ШИМ, усложняет его, заставляя вводить дополнительный низковольтный канал специально для питания ШИМ. Если, к тому же, модулятор работает на высокой частоте (сотни килогерц), вьнпеупомянутые функциональные узлы его выполняются на биполярьп,1х транзисторах, что ещё больще увеличивает потребление энергии. При уменьшении нагрузки на выходе источника питания или холостом ходе напряжение канала питания такого ШИМ уменьшается до значений, препятствующих нормальной работе источника питания в целом. Перечисленные недостатки сужают функциональные возможности и обласгь применимости рассмотренного технического решения. источником питания, приведённый в 3. Его функциональная схема показанаThe disadvantages of this technical solution include its implementation on analog functional units (amplifiers, comparators), which, regardless of the operating mode, continuously consume current. As a result, the entire PWM node consumes relatively high current (tens of milliamps). This reduces the overall efficiency of the power supply using the specified PWM, complicates it, forcing to introduce an additional low-voltage channel specifically for powering the PWM. If, in addition, the modulator operates at a high frequency (hundreds of kilohertz), the above-mentioned functional units are executed on bipolar, 1x transistors, which increases energy consumption even more. With a decrease in the load at the output of the power source or at idle, the voltage of the power channel of such a PWM decreases to values that impede the normal operation of the power source as a whole. These shortcomings narrow the functionality and the area of applicability of the considered technical solutions. power supply, given in 3. Its functional diagram is shown.

на фиг. 1. Широтно-импульсный модулятор содержит источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод- с первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого соединён с первым выводом суммирующего резистора, второй вывод которого соединён с первыми выводами источника тока контролируемой цепи и резисторного датчика тока, вторые выводы которых соединены со вторым выводом источника питания. КМОП-микросхема, содержащая более двух инверторов, первый питания которой соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод питания - со вторым выводом источника питания, выход первого инвертора соединён с входом второго инвертора, выход которого является выходом ШИМ, частотозадающий конденсатор, подключенный межд входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадаюиип резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора и транзистор, первый электрод которого подключен к входу первого инвертора, второй электрод - ко второму выводу источника питания, а управляющий электрод - к первому выводу суммирующего резистора.in FIG. 1. The pulse-width modulator contains a power source, a control element, the first output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the first output of the summing resistor, the second output of which is connected to the first outputs the current source of the controlled circuit and a resistor current sensor, the second terminals of which are connected to the second terminal of the power source. A CMOS chip containing more than two inverters, the first power of which is connected to the first output of the power source, and the second power output to the second output of the power source, the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, the output of which is the PWM output, a frequency setting capacitor connected between the input of the first inverter and the output of the second inverter, a frequency resistor connected between the input and output of the first inverter and a transistor, the first electrode of which is connected to the input of the first inverter, second electrode - to the second terminal of the power source and the control electrode - to the first output of the summing resistor.

На функциональной схеме ШИМ, приведённой в 3, регулирующий элемент выполнен на фототранзисторе оптрона VT2 с резистором R8. ограничительным резистором является резистор R5, транзистором транзистор VT1, суммирующим резистором - резистор R6, источник тока контролируемой цепи выполнен на трансформаторе тока ТА1 и диоде VD3, а резисторным датчиком тока является резистор R7. Роль частотозадающих конденсатора и резистора выполняют соответственно элементы СЗ и R4. а первого и второго инверторов - инверторы D1 и D2 соответственно. Питается ШИМ энергией, аккумулированной в конденсаторе С1, который, в свою очередь, заряжается от внещнего источника энергии через резистор R2. Незадействованные в работе схемы ШИМ инверторы микросхемы Moryi быть подключены параллельно второму инвертору для умощнения выходаIn the PWM functional diagram shown in 3, the regulating element is made on a phototransistor VT2 optocoupler with resistor R8. the limiting resistor is resistor R5, the transistor is transistor VT1, the summing resistor is resistor R6, the current source of the controlled circuit is made on current transformer TA1 and diode VD3, and the resistor current sensor is resistor R7. The role of the frequency-setting capacitor and resistor is performed by the SZ and R4 elements, respectively. and the first and second inverters - inverters D1 and D2, respectively. It is powered by PWM energy accumulated in capacitor C1, which, in turn, is charged from an external energy source through resistor R2. Moryi microcircuit inverters that are not involved in the work of the PWM circuit are connected in parallel to the second inverter to power the output

всего блока (на фиг. 1 не показано).the entire block (not shown in FIG. 1).

Общими признаками предлагаемого технического решения п прототипа являются источник питания, регулирующий элемент, первьп1 вывод которого соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод - с первым выводом ограничительного резистора, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока. КМОП-микросхема, содержащая более двух инверторов, первый вьпзод питания которой соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод питания - со вторым выводом источника питания, выход первого инвертора соединён с входом второго инвертора, выход которого являепся выходом щиротно-импульсного модулятора, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора.Common features of the proposed technical solution and prototype are a power source, a control element, the first output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the first output of the limiting resistor, the current source of the controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively to the first and second the findings of the resistor current sensor. A CMOS chip containing more than two inverters, the first power input of which is connected to the first output of the power source, and the second power output to the second output of the power source, the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator, frequency setting a capacitor connected between the input of the first inverter and the output of the second inverter, a frequency-setting resistor connected between the input and output of the first inverter.

На первом и втором инверторах выполнен задающий генератор прямоугольных импульсов, исходная длительность импульса и паузы которого определяется номиналами частотозадающих резистора и конденсатора. Временная диаграмма напряжения на выходе задающего генератора, выход которого является выходом ШИМ, показана на фиг. 2а. Источник тока контролируемой цепи измеряет мгновенное значение тока в цепи силового ключа. Мгновенное значение напряжения на резисторном датчике тока пропорционально значению указанного тока и показано на фиг. 26. Во время единичного состояния на выходе ШИМ силовой ключ открьгг, ток в контролируемой цепи увеличивается, во время нулевого состояния на выходе ШИМ силовой ключ закрыт, и ток в контролируемой цегн1 отсутствует. Максимальному значению тока в контролируемой цепи К.к, соответствует напряжение на резисторном датчике тока, равное напряжению «база-эмиттер открытого транзистора UOSOTKP 0.7 Вольт.At the first and second inverters, a square-wave driving oscillator was made, the initial pulse duration and pause of which is determined by the values of the frequency-setting resistor and capacitor. The timing diagram of the voltage at the output of the master oscillator, the output of which is the PWM output, is shown in FIG. 2a. The current source of the monitored circuit measures the instantaneous current value in the power switch circuit. The instantaneous voltage value across the resistor current sensor is proportional to the value of the indicated current and is shown in FIG. 26. During a single state at the PWM output, the power switch is turned off, the current in the monitored circuit increases, during the zero state at the PWM output, the power switch is closed, and there is no current in the monitored cegn1. The maximum current value in the controlled circuit K.k corresponds to a voltage on the resistor current sensor, equal to the voltage "base-emitter of an open transistor UOSOTKP 0.7 Volts.

UcMUcm

3 Регулирование происходит следующим образом. При включении3 Regulation is as follows. When turned on

сначала ШИМ вырабатывает импульсы максимальной длительности, и напряжение на резисторном датчике тока увеличивается, оставаясь меньше напряжения открывания транзистора UajoTKp (фиг.2в). Сигнал обратной отсутствует. Сопротивление регулирующего элемента чрезвычайно велико. Если во время очередного рабочего такта указанное выше значение Uo, 01 кр 0,7 Вольт будет достигнуто, транзистор откроется, и на выходе ШИМ 6} дет принудительно установлено нулевое состояние. Силовой ключ закроется, что и защитит его от перегрузок по току. Когда регулируемый параметр ШИМ. например, выходное напряжение импульсного источника питания, достигнет своего номинального значения, появится сигнал обратной связи, сопротивление регулирующего элемента уменьщится и протекающий через него ток создаст на базе транзистора постоянное смещение. Поскольку предельное значение напряжения на базе транзистора Убэ откр не может бы гь более 0,7 Вольт, должна будет уменьшиться амплитуда импульсной составляющей напряжения - падения напряжения на резисторном датчике тока. А это, в свою очередь, может быть достигнуто только уменьшением длительности импульса на выходе ШИМ. Таким образом, изменяя степень проводимости регулирующего элемента можно в щироких пределах изменя1ь длительность выходного импульса ШИМ.first, the PWM generates pulses of maximum duration, and the voltage on the resistor current sensor increases, remaining less than the opening voltage of the transistor UajoTKp (pigv). There is no feedback signal. The resistance of the control element is extremely high. If during the next working cycle the above value Uo, 01 kr 0.7 Volt is reached, the transistor will open, and at the PWM output 6} det, the zero state is forced. The power switch will close, which will protect it from overcurrent. When the adjustable parameter is PWM. for example, the output voltage of a switching power supply will reach its nominal value, a feedback signal will appear, the resistance of the control element will decrease, and the current flowing through it will create a constant bias based on the transistor. Since the limit value of the voltage based on the Ube open transistor could not exceed 0.7 Volts, the amplitude of the pulse component of the voltage — the voltage drop across the resistor current sensor — should decrease. And this, in turn, can be achieved only by reducing the pulse duration at the PWM output. Thus, by varying the degree of conductivity of the regulating element, it is possible, within wide limits, to change the duration of the PWM output pulse.

К недостаткам рассматриваемого технического рещения относ1ггся температурная зависимость максимального тока в контролируемой цепи К,,,,,,.. Она обусловлена тем, что напряжение ибэ откр дрейфует при изменении температуры со скоростью около -2,2 мВ/°С. При изменении температ}-ры ШИМ от -60 °С до +100 °С это изменение составит примерно 50 %. Во столько же раз изменится и значение максимального тока в контролируемой пени.The disadvantages of the technical solution under consideration include the temperature dependence of the maximum current in the controlled circuit K ,,,,,, .. It is due to the fact that the ibe voltage drifts when the temperature changes at a speed of about -2.2 mV / ° C. When the temperature of the PWM is changed from -60 ° С to +100 ° С, this change will be approximately 50%. The value of the maximum current in the controlled penny will change as many times.

Другой важный недостаток указанного технического решения состоит в том, что для уменьшения тока, потребляемого ШИМ от источника питания, транзистор должен работать в режиме малых токов. Однако при этомAnother important drawback of this technical solution is that to reduce the current consumed by the PWM from the power source, the transistor must operate in low current mode. However, at the same time

UOW(UOW (

4 увеличивается время его закрывания, т. к. рассасывание избыточного заряда в4 increases the time of its closing, because the absorption of excess charge in

областях базы и коллектора происходит именно током. Указанная особенность не нозволяет уменьшить минимальную длительность выходного импульса ШИМ менее некоторого значения (для рассматриваемого устройства оно составляет около 2 микросекунд). Это ограничивает максимальную частоту работы ШИМ, ухудшает его динамические характеристики при малых длительностях выходного импульса, т. е. сужает его функпиональные возможности.areas of the base and collector occurs precisely by current. This feature does not allow reducing the minimum duration of the PWM output pulse to less than a certain value (for the device in question, it is about 2 microseconds). This limits the maximum frequency of PWM operation, worsens its dynamic characteristics at short output pulse durations, i.e., narrows its functional capabilities.

Ешё один недостаток рассматриваемого ШИМ состоит в следующем. Импульсная составляюшая напряжения на базе транзистора Uc,, „м,,, поступающая с резисторного датчика тока, определяется из выражения:Another drawback of this PWM is the following. The pulse component of the voltage based on the transistor Uc ,, m, coming from a resistor current sensor, is determined from the expression:

Uo. имп Up.,, (Rorp + Rpcr) / ( Rv + RO,-P + Rpcr ), гдеUo. imp Up. ,, (Rorp + Rpcr) / (Rv + RO, -P + Rpcr), where

Up;,, - напряжение на резисторном датчике тока;Up; ,, - voltage on the resistor current sensor;

Rv - сопротивление суммирующего резистора;Rv is the resistance of the summing resistor;

Ro,p - сопротивление ограничительного резистора;Ro, p is the resistance of the limiting resistor;

Rpe, - сопротивление регулируюшего элемента;Rpe, is the resistance of the regulating element;

С увеличением сигнала обратной связи возрастает степень открывания регулирующего элемента, т. е. уменьшается его сопротивление. При этом увеличивается постоянное смещение на базе транзистора и уменьшается амплитуда импульсной составляющей, выделяемой на резисторном датчике тока. Однако, как следует из приведённого выражения, амплитуда и крутизна линейно возрастающей части импульсной составляющей на базе транзистора уменьшаются в ешё большей степени. Это, в свою очередь, снижает устойчивость при работе в режиме короткого выходного импульса и максимальную частоту работы, повышает вероятность возникновения возбуждения всего блока в целом.With an increase in the feedback signal, the degree of opening of the regulatory element increases, i.e., its resistance decreases. In this case, the constant bias at the base of the transistor increases and the amplitude of the pulse component allocated to the resistor current sensor decreases. However, as follows from the above expression, the amplitude and steepness of the linearly increasing part of the pulse component based on the transistor decrease even more. This, in turn, reduces the stability during operation in the short output pulse mode and the maximum frequency of operation, increases the likelihood of excitation of the entire unit as a whole.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение температурной стабильности выходных параметров, максимальной рабочей частоты, расщирение области устойчивой работы и увеличение функциональных возможностей ШИМ.The technical task of the proposed utility model is to increase the temperature stability of the output parameters, the maximum operating frequency, expanding the area of stable operation and increasing the functionality of PWM.

5 5

Поставленная техническая задача решается тем, что предлагается ШИМ, содержащий источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод - с первым выводом ограничительного резистора, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, КМОП-микросхема, содержащая более двух инверторов, первый вывод питания которой соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод питания - со вторым выводом источника питания, выход первого инвертора соединён с входом второго инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, причём в него введены третий инвертор и диод, причём его анод подключен к входу первого инвертора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход которого соединён с первым выводом резисторного датчика тока, второй вывод которого соединён с первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания.The stated technical problem is solved by the fact that a PWM is proposed that contains a power source, a control element, the first terminal of which is connected to the first terminal of the power source, and the second terminal is connected to the first terminal of the limiting resistor, the current source of the controlled circuit, the first and second terminals of which are connected respectively to the first and second terminals of the resistor current sensor, a CMOS chip containing more than two inverters, the first power output of which is connected to the first output of the power source, and the second power output - with the second output of the power source, the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator, a frequency-setting capacitor connected between the input of the first inverter and the output of the second inverter, a frequency-setting resistor connected between the input and output of the first inverter, a third inverter and a diode are introduced into it, moreover, its anode is connected to the input of the first inverter, and the cathode is connected to the output of the third inverter, the input of which is connected to the first output of the resistor yes snip current, a second terminal of which is connected to a first terminal limiting resistor, a second terminal of which is connected to the second terminal of the power source.

Введение в устройства дополнительных элементов и новых неочевидных связей позволили устранить температурную 3aBHCHNmcTb выходных параметров, расширить область устойчивой работы ШИМ. увеличить максимальную рабочую частоту, что расщиряет его функциональные возможности.The introduction of additional elements and new non-obvious connections into the devices made it possible to eliminate the temperature 3aBHCHNmcTb of the output parameters and expand the area of stable PWM operation. increase the maximum operating frequency, which extends its functionality.

Заявитель не обнаружил технических рещений, имеющих сходные признаки с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а, следовательно, предлагаемое техническое рещение обладает существенными отличиями. 6The applicant did not find technical solutions having similar features with features that distinguish the claimed solution from the prototype, and, therefore, the proposed technical solution has significant differences. 6

типовыми монтажными операциями с помощью стандартного оборудования и не требует регулировки, что особенно важно при серийном производсгве. Поэтому предлагаемое устройство удовлетворяет критерию промышленной применимости.typical installation operations using standard equipment and does not require adjustment, which is especially important for serial production. Therefore, the proposed device meets the criterion of industrial applicability.

На фиг. 3 приведена функциональная схема предлагаемого ШИМ.In FIG. 3 shows a functional diagram of the proposed PWM.

Предлагаемый широтно-импульсный модулятор содержит источникпитания 1, регулирующий элемент 2, ограничительный резистор 3, источниктока контролируемой цепи 4, резисторный датчик тока 5, частотозадающие конденсатор 6 и резистор 7, диод 8 и КМОП-микросхему 9, содержащую более двух инверторов И1 - Ип.The proposed pulse-width modulator contains a power supply 1, a regulating element 2, a limiting resistor 3, a current source of a controlled circuit 4, a resistor current sensor 5, a frequency-setting capacitor 6 and a resistor 7, a diode 8, and a CMOS chip 9 containing more than two inverters I1 - Ip.

В предлагаемом ШИМ первый вывод питания микросхемы 9 соедииён с первыми выводами регулирующего элемента 2 и источника питания 1. второй вывод питания микросхемы 9 соединён со вторыми BbiBOzia ui ограничительного резистора 3 и источника питания 1. Второй вьнзод регулирующего элемента 2 соединён с первым выводом ограничительного резистора 3 и вторыми выводами источника тока контролируемой цепи 4 и резисторного датчика тока 5, первые выводы которых подключены к входу третьего инвертора ИЗ. Выход третьего инвертора ИЗ соединён с катодом диода 8, анод которого соединён с входом первого инвертора И К выход которого подключен к входу второго инвертора И2, выход которого является выходом ШИМ. Частотозадающий конденсатор 6 подключен между входом первого инвертора И1 и выходом второго инвертора И2. Частотозадаюиип резистор 7 подключен между входом и выходом первого инвертора И1.In the proposed PWM, the first power output of the microcircuit 9 is connected to the first terminals of the regulating element 2 and the power source 1. The second power output of the microcircuit 9 is connected to the second BbiBOzia ui of the limiting resistor 3 and the power source 1. The second input of the regulating element 2 is connected to the first output of the limiting resistor 3 and the second conclusions of the current source of the controlled circuit 4 and the resistor current sensor 5, the first conclusions of which are connected to the input of the third inverter FROM. The output of the third inverter FROM is connected to the cathode of the diode 8, the anode of which is connected to the input of the first inverter And K the output of which is connected to the input of the second inverter And2, the output of which is the PWM output. Frequency-setting capacitor 6 is connected between the input of the first inverter I1 and the output of the second inverter I2. Frequency control resistor 7 is connected between the input and output of the first inverter I1.

В качестве регулирующего элемента 2, как и в прототипе, может быть применён какой-либо элемент, изменяющий своё сопротивление, например, фототранзистор или фотодиод оптрона, магнитодиод и т. д. Источником тока контролируемой цепи 4 может служить, например, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в защищаемую силовую цепь.As a regulatory element 2, as in the prototype, some element can be used that changes its resistance, for example, a phototransistor or optocoupler photodiode, magnetodod, etc. The current source of the controlled circuit 4 can be, for example, a current transformer, primary whose winding is included in the protected power circuit.

включении сигнал обратной связи отсутствует, регулирующий элемент 2 закрыт, напряжение на ограничительном резисторе 3 практически равно 0. На выходе ШИМ вырабатываются прямоугольные импульсы максимальной длительности, как и у прототипа (фиг. 2а). Временная диаграмма тока контролируемой цепи (или напряжения на резисторном датчике тока 5) показана на фиг.2б. Отличие состоит в том, что максимальному значению тока соответствует напряжение на резисторном датчике тока не Убэ откр J Вольт, как у прототипа, а пороговое напряжение микросхемы. При достижении мгновенным значением указанного напряжения порогового величины (для КМОП- микросхем это значение составляет 0,4...0,5 от напряжения их питания) выход инвертора ИЗ, а вслед за ним и выход ШИМ устанавливаются состояние логического О, ограничивая тем самым увеличение тока в контролируемой цепи. Однако, поскольку порог КМОП-микросхсм практически не зависит от температуры 4, предлагаемый ШИМ сохраняс значение максимального тока в контролируемой цепи во всём диапазоне рабочих температур, что выгодно отличает его от прототипа.when turned on, there is no feedback signal, the regulating element 2 is closed, the voltage at the limiting resistor 3 is almost 0. At the PWM output, rectangular pulses of maximum duration are generated, as in the prototype (Fig. 2a). A timing diagram of the current of the monitored circuit (or voltage across the resistor current sensor 5) is shown in FIG. The difference is that the maximum current value corresponds to the voltage on the resistor current sensor not Ube open J Volt, as in the prototype, but the threshold voltage of the microcircuit. When the instantaneous value of the indicated voltage reaches the threshold value (for CMOS chips this value is 0.4 ... 0.5 of their supply voltage), the inverter output FROM, and after it the PWM output, the state is set to logical O, thereby limiting the increase current in a controlled circuit. However, since the threshold of CMOS microcircuits is practically independent of temperature 4, the proposed PWM retained the value of the maximum current in the controlled circuit over the entire range of operating temperatures, which distinguishes it from the prototype.

Поскольку входное сопротивление КМОП-инвертора чрезвычайно велико (1 о ... 1 о Ом) мгновенное значение напряжения на входе инвертора ИЗ равно сумме падения напряжения на ограничительном резисторе 3 и резисторном датчике тока 5:Since the input resistance of the CMOS inverter is extremely large (1 ° ... 1 ° Ohm), the instantaneous voltage value at the input of the inverter FROM is equal to the sum of the voltage drop across the limiting resistor 3 and the resistor current sensor 5:

При изменении сопротивления регулирующего элемента 2 во время работы ШИМ на входе третьего инвертора ИЗ изменяется постоянное смещение и,,, р. Однако, амплитуда и крутизна линейно возрастающего участка импульсной его составляющей Upai, как следует из выражения, не зависит от величин, сопротивления регулирующего элемента 2. Это означает, что предлагаемьп ШИМ имеет стабильную устойчивость, не зависящую от длительности выходного импульса, что расширяет его функциональные возможности.When the resistance of the regulating element 2 changes during the operation of the PWM at the input of the third inverter, the constant bias and ,,, p. However, the amplitude and steepness of the linearly increasing portion of the pulse component Upai, as follows from the expression, does not depend on the values or resistance of the regulating element 2. This means that the proposed PWM has stable stability, independent of the duration of the output pulse, which extends its functionality .

UBX из Uorp + Upj.,.UBX from Warp + Upj.,.

существенно меньше, чем у биполярного транзистора в режиме микротоков, минимальная длительность выходного имнульса предлагаемого ШИМ значительно меньгае, чем у прототипа. Испытанный образец ШИМ имеет минимальную длительность выходного импульса примерно 0,5 микросекхнд. что в 4 раза меньше, чем у прототипа. Это позволяет значительно увеличи1ь максимальную рабочую частоту, либо при том же самом значении частоты получать в четыре раза меньшую длительность выходного импульса, что расширяет функциональные возможности устройства. Причём потребляемьн 1 ШИМ ток остаётся на том же уровне, что и у прототипа.significantly less than that of a bipolar transistor in microcurrent mode, the minimum duration of the output pulse of the proposed PWM is much shorter than that of the prototype. The tested PWM sample has a minimum output pulse duration of approximately 0.5 microseconds. which is 4 times less than that of the prototype. This allows you to significantly increase the maximum operating frequency, or with the same value of the frequency to obtain four times shorter duration of the output pulse, which extends the functionality of the device. Moreover, the consumed 1 PWM current remains at the same level as that of the prototype.

Кроме того, поскольку производяш,иеся с настоящее время КМО 1микросхемы всегда содержат более трёх инверторов (до шести), электрическая схема предлагаемого ШИМ реализуется по-прежнему на одной микросхеме, но по сравнению с прототипом здесь исключены транзистор и суммируюший резистор Rv, что сокращает общее количество элементов и упрощает предлагаемое устройство.In addition, since the KMO 1 microcircuit that has been produced since now always contains more than three inverters (up to six), the electrical circuit of the proposed PWM is still implemented on a single microcircuit, but compared to the prototype, the transistor and summing resistor Rv are excluded, which reduces the overall the number of elements and simplifies the proposed device.

Источники, используемые при написании заявки.Sources used when writing an application.

1.Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. - М. ДОДЭКА, 1997 г., 224 с. - 1SSN-587835-0010-6. с. 38.1. Integrated microcircuits: Microcircuits for switching power supplies and their application. - M. DODEKA, 1997, 224 p. - 1SSN-587835-0010-6. from. 38.

2.Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. - М. ДОДЭКА, 1997 г., 224 с. - ISSN-587835-0010-6. с. 87.2. Integrated circuits: Integrated circuits for switching power supplies and their application. - M. DODEKA, 1997, 224 p. - ISSN-587835-0010-6. from. 87.

3.А. А. Миронов. Опыт разработки управляющей схемы для модулей электропитания постоянного тока. Иаучно-технический сборник «Электропитание. Вып. 3, с.76-79.- М., 2001 г.3.A. A. Mironov. Experience in developing a control circuit for DC power modules. Scientific and Technical Collection “Power Supply. Vol. 3, p. 76-79.- M., 2001

4.Зельдин Е. А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1986.- стр. 77.4. Zeldin E. A. Digital integrated circuits in information-measuring equipment. - L .: Energoatomizdat. Leningrad Department, 1986.- p. 77.

Claims (1)

Широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод - с первым выводом ограничительного резистора, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, КМОП-микросхема, содержащая более двух инверторов, первый вывод питания которой соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод питания - со вторым выводом источника питания, выход первого инвертора соединен с входом второго инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности выходных параметров, максимальной рабочей частоты, расширения области устойчивости работы и увеличения функциональных возможностей широтно-импульсного модулятора, в него введены третий инвертор, диод, анод которого подключен к входу первого инвертора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход которого соединен с первым выводом резисторного датчика тока, второй вывод которого соединен с первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания.
Figure 00000001
A pulse-width modulator containing a power source, a control element, the first output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the first output of the limiting resistor, the current source of the controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively to the first and second terminals of the resistor current sensor, CMOS chip containing more than two inverters, the first power output of which is connected to the first output of the power source, and the second output of the power to the second output of the power source , the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator, a frequency-setting capacitor connected between the input of the first inverter and the output of the second inverter, a frequency-setting resistor connected between the input and output of the first inverter, characterized in that, for the purpose increasing the temperature stability of the output parameters, the maximum operating frequency, expanding the area of operation stability and increasing the functionality of the pulse-width module a torus, a third inverter is introduced into it, a diode whose anode is connected to the input of the first inverter, and a cathode - to the output of the third inverter, the input of which is connected to the first output of the resistor current sensor, the second output of which is connected to the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source.
Figure 00000001
RU2001115351/20U 2001-06-07 2001-06-07 WIDTH-PULSE MODULATOR RU21097U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001115351/20U RU21097U1 (en) 2001-06-07 2001-06-07 WIDTH-PULSE MODULATOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001115351/20U RU21097U1 (en) 2001-06-07 2001-06-07 WIDTH-PULSE MODULATOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU21097U1 true RU21097U1 (en) 2001-12-20

Family

ID=48282794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001115351/20U RU21097U1 (en) 2001-06-07 2001-06-07 WIDTH-PULSE MODULATOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU21097U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20020067629A1 (en) Dc-to-dc converter
US8643355B2 (en) Method for generating a signal and structure therefor
TW201407944A (en) Control circuit with deep burst mode for power converter
US20130257409A1 (en) Control circuit for dc-dc converter, dc-dc converter, and control method of dc-dc converter
TW201440376A (en) Circuit in an electronic device and method for powering
RU21097U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
US7772918B2 (en) Regulated voltage boost charge pump for an integrated circuit device
CN110896275B (en) Step-up/down power converter, and method and driver for controlling the same
CN114257066A (en) Switch converter and control circuit thereof
RU49398U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
RU23006U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
RU76525U1 (en) FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR
RU25231U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
RU34827U1 (en) Pulse Width Modulator
RU2314626C1 (en) Stabilized transformer of constant voltage
CN115032473A (en) Switch converter and light load mode detection circuit and method thereof
US20190199216A1 (en) Power supply apparatus, microbial fuel cell voltage boosting circuit and microbial fuel cell voltage boosting system
RU2813728C1 (en) Device for extreme extraction of electrical energy from solar battery
JPS63305755A (en) Switching power source control circuit
SU1121659A1 (en) Voltage pulse stabilizer
KR101453003B1 (en) Dc-dc converter
RU2541519C1 (en) Stabilised dc voltage converter
SU1557630A2 (en) Device for boost charge of storage battery
SU1702502A1 (en) Controllable voltage transducer
RU1818670C (en) Ac-to-dc voltage converter