RU2622287C1 - Device for digital control of the pulse converter - Google Patents
Device for digital control of the pulse converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622287C1 RU2622287C1 RU2016126793A RU2016126793A RU2622287C1 RU 2622287 C1 RU2622287 C1 RU 2622287C1 RU 2016126793 A RU2016126793 A RU 2016126793A RU 2016126793 A RU2016126793 A RU 2016126793A RU 2622287 C1 RU2622287 C1 RU 2622287C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- output
- pulse converter
- input
- group
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для управления преобразователями постоянного напряжения на входе в постоянное напряжение на выходе и может найти применение в источниках электропитания различной электронной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering, can be used to control DC-DC converters at the input of a constant voltage at the output and can find application in power sources of various electronic equipment.
Известно устройство для цифрового управления импульсным преобразователем (см. авторское свидетельство СССР №1628161, «Устройство для цифрового управления импульсным преобразователем», В.А. Белов, С.Н. Жданов, опубликовано 15.02.91, БИ №6), содержащее задающий генератор, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выходы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, блок управления с тактовыми выходами для уменьшения и увеличения выходного напряжения, выход сигнала сброса которого подключен к R-входам счетчика и реверсивного счетчика, выход цифрового компаратора и выход нулевого состояния счетчика подключены соответственно к R- и S-входам RS-тригтера, выход которого является выходом устройства. Устройство снабжено двумя элементами И, первым дешифратором нулевого состояния, вторым дешифратором полного заполнения, причем входы обоих дешифраторов подключены к выходам реверсивного счетчика, выход первого и второго дешифраторов подключены соответственно к первому входу первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход второго элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с тактовыми выходами уменьшения и увеличения выходного напряжения блока управления.A device for digital control of a pulse converter (see USSR author's certificate No. 1628161, "Device for digital control of a pulse converter", V. A. Belov, S. N. Zhdanov, published 02.15.91, BI No. 6), containing a master oscillator the output of which is connected to the counter input of the counter, the outputs of which are connected to the first inputs of the digital comparator, the second inputs of which are connected to the outputs of the reversible counter, a control unit with clock outputs to reduce and increase the output voltage, the output which reset signal is connected to the R-inputs of the counter and the down counter, the output of the digital comparator and the counter zero state output connected respectively to the R- and S-RS-trigtera inputs, whose output is the output device. The device is equipped with two And elements, the first zero state decoder, the second full decoder, and the inputs of both decoders are connected to the outputs of the counter, the output of the first and second decoders are connected respectively to the first input of the first and second elements And, the output of the first element And is connected to the subtracting input reverse counter, the output of the second element And is connected to the summing input of the reverse counter, the second inputs of the first and second elements And are connected respectively to the clock output outputs of decreasing and increasing the output voltage of the control unit.
Выход триггера соединен с управляющим входом импульсного преобразователя.The trigger output is connected to the control input of the pulse converter.
Недостатком данного устройства является ограниченная область применения, так как из-за отсутствия обратной связи устройство позволяет управлять только теми преобразователями напряжения, которые запитывают нагрузку с постоянным сопротивлением (спирали нагревательных элементов, лампы освещения и т.п.), и непригодно для питания нагрузки с переменным сопротивлением.The disadvantage of this device is the limited scope, since due to the lack of feedback the device allows you to control only those voltage converters that feed the load with constant resistance (spiral heating elements, lighting lamps, etc.), and is unsuitable for supplying the load with variable resistance.
Известно устройство широтно-импульсного модулятора релейного типа (см. книгу «Источники вторичного электропитания, схемотехника и расчет», Гейтенко Е.Н. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008 - с. 187, рис. 6.6), содержащее аналоговый компаратор напряжения, прямой вход которого подключен к выходу импульсного преобразователя, инверсный вход соединен через первый резистор с задающим входом, а выход соединен с управляющим входом импульсного преобразователя и через второй резистор с затвором полевого транзистора, который через третий резистор соединен с истоком полевого транзистора и с минусовой шиной питания. Сток полевого транзистора через четвертый резистор соединен с инверсным входом аналогового компаратора напряжения, а через пятый резистор - с минусовой шиной питания.A device is known for a pulse-width modulator of a relay type (see the book "Sources of secondary power supply, circuit design and calculation", Geitenko EN - M .: SOLON-PRESS, 2008 - p. 187, Fig. 6.6) containing an analog voltage comparator the direct input of which is connected to the output of the pulse converter, the inverse input is connected through the first resistor to the master input, and the output is connected to the control input of the pulse converter and through the second resistor with the gate of the field effect transistor, which is connected to the source through the third resistor Olevia transistor and the negative supply rail. The drain of the field effect transistor through the fourth resistor is connected to the inverse input of the analog voltage comparator, and through the fifth resistor to the negative power bus.
Недостатком данного устройства является сложность цифрового управления, так как для этого требуется цифроаналоговый преобразователь напряжения для формирования напряжения на задающем входе и аналого-цифровой преобразователь для контроля выходного напряжения импульсного преобразователя. Другим недостатком данного устройства является зависимость ширины зоны «люфта» релейной характеристики и, следовательно, амплитуды пульсаций выходного напряжения импульсного преобразователя от величины напряжения на задающем входе.The disadvantage of this device is the complexity of digital control, since this requires a digital-to-analog voltage converter to generate voltage at the input input and an analog-to-digital converter to control the output voltage of the pulse converter. Another disadvantage of this device is the dependence of the width of the “backlash” zone of the relay characteristic and, therefore, the amplitude of the ripple of the output voltage of the pulse converter from the magnitude of the voltage at the master input.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore is selected as a prototype.
Решаемой технической задачей является создание устройства с более простым цифровым управлением импульсным преобразователем и уменьшенной амплитудой пульсаций выходного напряжения.The technical problem to be solved is the creation of a device with simpler digital control of a pulse converter and a reduced amplitude of output voltage ripples.
Достигаемым техническим результатом является возможность задания выходного напряжения и его контроля в цифровом виде, что позволяет управлять импульсным преобразователем непосредственно с цифровых портов микроконтроллера.Achievable technical result is the ability to set the output voltage and its control in digital form, which allows you to control the pulse converter directly from the digital ports of the microcontroller.
Для достижения технического результата в устройстве для цифрового управления импульсным преобразователем, содержащем компаратор, вход которого является задающим входом устройства, а выход соединен с управляющим входом импульсного преобразователя, новым является то, что компаратор выполнен цифровым, а задающий вход выполнен в виде группы цифровых входов, дополнительно введен аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя, а группа выходов соединена со второй группой входов цифрового компаратора и является группой цифровых выходов устройства, при этом выход цифрового компаратора выполнен в виде выхода «X≥Y».To achieve a technical result in a device for digital control of a pulse converter containing a comparator, the input of which is the driving input of the device, and the output is connected to the control input of the pulse converter, it is new that the comparator is digital and the driving input is made as a group of digital inputs, In addition, an analog-to-digital converter is introduced, the input of which is connected to the output of the pulse converter, and the group of outputs is connected to the second group of inputs of the digital mparatora and a group of digital output device, the output of the digital comparator output is in the form «X≥Y».
Указанная совокупность существенных признаков позволяет упростить цифровое управление импульсным преобразователем за счет применения цифрового компаратора и снизить амплитуду пульсаций выходного напряжения импульсного преобразователя за счет ограничения зоны «люфта» релейной характеристики величиной шага регулирования выходного напряжения.The indicated set of essential features makes it possible to simplify the digital control of the pulse converter by using a digital comparator and to reduce the amplitude of the ripple of the output voltage of the pulse converter by limiting the “backlash” zone of the relay characteristic by the value of the output voltage control step.
На фиг. 1 приведена схема устройства для цифрового управления импульсным преобразователем, на фиг. 2 - схема лабораторного источника питания, построенная на основе указанного устройства и демонстрирующая простоту управления импульсным преобразователем.In FIG. 1 is a diagram of a device for digitally controlling a pulse converter; FIG. 2 is a diagram of a laboratory power source, built on the basis of the specified device and demonstrating the simplicity of controlling a pulse converter.
Устройство для цифрового управления импульсным преобразователем содержит цифровой компаратор 1, задающий вход 2, импульсный преобразователь 3 и аналого-цифровой преобразователь 4. Первая группа входов цифрового компаратора 1 соединена с задающим входом 2, выполненным в виде группы цифровых входов. Вход аналого-цифрового преобразователя 4 соединен с выходом импульсного преобразователя 3, а группа его выходов соединена со второй группой входов цифрового компаратора 1 и является группой цифровых выходов 5 устройства, при этом выход цифрового компаратора 1 выполнен в виде выхода «X≥Y».A device for digital control of a pulse converter comprises a
Устройство для цифрового управления импульсным преобразователем (см. Фиг. 1) работает следующим образом.A device for digital control of a pulse converter (see Fig. 1) operates as follows.
При включении питания выходной конденсатор импульсного преобразователя 3 разряжен. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 формирует нулевой код, поступающий на вторую группу входов Y цифрового компаратора 1, на вторую группу входов X которого с задающего входа 2 поступает код заданного выходного напряжения. Код X больше кода Y, поэтому на выходе «X≥Y» цифрового компаратора 1 присутствует напряжение высокого уровня, включающее силовой ключ импульсного преобразователя 3. Выходной конденсатор импульсного преобразователя 3 заряжается, напряжение на нем растет и увеличивается код на выходе АЦП 4. Как только нарушится условие «X≥Y», то есть код Y станет больше кода X, на выходе «X≥Y» цифрового компаратора 1 установится напряжение низкого уровня, силовой ключ импульсного преобразователя 3 закроется. Напряжение на выходном конденсаторе импульсного преобразователя 3 начнет уменьшаться за счет разряда током нагрузки (или за счет тока утечки в режиме холостого хода). Как только указанное напряжение уменьшится настолько, что код Y станет равным коду X, на выходе «X≥Y» цифрового компаратора 1 опять установится напряжение высокого уровня, и далее процесс начнет периодически повторяться. При этом код на выходе АЦП периодически меняется следующим образом: X, Х+1, X, Х+1 …, где X - заданный код. Таким образом, амплитуда пульсаций на выходе преобразователя 3 («люфт» релейной характеристики) не зависит от режимов работы преобразователя и, при достаточно высоком быстродействии АЦП 4 и цифрового компаратора 1, практически равна одному шагу регулирования выходного напряжения. Чем выше разрядность АЦП 4 и цифрового компаратора 1, тем меньше амплитуда пульсаций выходного напряжения.When you turn on the power, the output capacitor of the pulse Converter 3 is discharged. The analog-to-digital converter (ADC) 4 generates a zero code, which goes to the second group of inputs Y of the
Управление импульсным преобразователем 3 сводится к заданию кода выходного напряжения на задающем входе 2 и контроля выходного напряжения путем контроля кода на цифровых выходах 5 устройства. Указанное управление может осуществляться:The control of the
- вручную с использованием реверсивного счетчика для формирования кода на задающем входе и цифрового индикатора для визуального контроля выходного напряжения;- manually using a reversible counter to generate a code on the master input and a digital indicator for visually monitoring the output voltage;
- автоматически с использованием микроконтроллера;- automatically using a microcontroller;
- комбинированным способом, совмещающим ручное и автоматическое управление.- in a combined way, combining manual and automatic control.
Для наглядности на фигуре 2 приведена схема лабораторного источника питания, реализующая комбинированный способ управления импульсным преобразователем.For clarity, figure 2 shows a diagram of a laboratory power source that implements a combined method of controlling a pulse converter.
В ручном режиме код на задающем входе 2 формируется реверсивным счетчиком 6, который управляется с помощью валкодера 7 и дешифратора 8. Индикация выходного напряжения осуществляется с помощью цифрового блока индикации 9. Прежде, чем поступить на вход цифрового блока индикации 9, информация с цифровых выходов 5 устройства поступает в микроконтроллер 10, где она фильтруется программным методом и преобразовывается в двоично-десятичный, а затем в семисегментный код.In manual mode, the code at the
В автоматическом режиме код на задающем входе 2 также формируется реверсивным счетчиком 6 путем загрузки в него по заданной программе кода с выходов микроконтроллера 10 через входы параллельной загрузки. Выходное напряжение контролируется программно, но параллельно может использоваться и блок индикации 9, как описано в предыдущем абзаце.In automatic mode, the code at the
Для питания АЦП и других микросхем устройства используется дополнительный блок питания 11, построенный на стандартных микросхемах питания, например, серии 142. Сглаживание пульсаций выходного напряжения осуществляет фильтр 12.To power the ADC and other device microcircuits, an additional
Проведено макетирование устройства для цифрового управления импульсным преобразователем на основе микросхем К1108ПВ1(аналого-цифровой преобразователь (АЦП)) и КР531СП1 (цифровой компаратор). На макете опробованы два способа организации у цифрового компаратора выхода «X≥Y». Первый способ - инвертирование сигнала «X<Y» с помощью дополнительно введенного инвертора. Второй способ - использование выхода «X>Y» и обратной связи с указанного выхода на вход «X>Y», при этом входы «X=Y» и «X<Y» подключались к минусовой шине питания. Второй способ позволил обойтись без дополнительного инвертора. На выходе АЦП использовался дополнительный регистр на основе микросхем КР53ИР23 для исследования влияния задержки в канале АЦП. Испытания макета подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.A prototype of a device for digital control of a pulse converter based on K1108PV1 microcircuits (analog-to-digital converter (ADC)) and KP531SP1 (digital comparator) was carried out. Two methods of organizing the “X≥Y” output of the digital comparator were tested on the layout. The first way is to invert the signal “X <Y” using an additionally introduced inverter. The second way is to use the output “X> Y” and the feedback from the specified output to the input “X> Y”, while the inputs “X = Y” and “X <Y” were connected to the negative power bus. The second method allowed to do without an additional inverter. At the ADC output, an additional register based on the KR53IR23 microcircuits was used to study the effect of the delay in the ADC channel. Tests of the layout confirmed the operability of the claimed device and its practical value.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126793A RU2622287C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Device for digital control of the pulse converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126793A RU2622287C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Device for digital control of the pulse converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2622287C1 true RU2622287C1 (en) | 2017-06-14 |
Family
ID=59068350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126793A RU2622287C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Device for digital control of the pulse converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622287C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1597876A1 (en) * | 1988-09-27 | 1990-10-07 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования | Stabilized pulsed power source |
SU1628161A1 (en) * | 1987-12-28 | 1991-02-15 | Предприятие П/Я В-2969 | Device for controlling digitally pulse converter |
US20140117955A1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-01 | Stellamar Llc | Digital controller for switch-mode dc-dc converters and method |
-
2016
- 2016-07-04 RU RU2016126793A patent/RU2622287C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1628161A1 (en) * | 1987-12-28 | 1991-02-15 | Предприятие П/Я В-2969 | Device for controlling digitally pulse converter |
SU1597876A1 (en) * | 1988-09-27 | 1990-10-07 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования | Stabilized pulsed power source |
US20140117955A1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-01 | Stellamar Llc | Digital controller for switch-mode dc-dc converters and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7595623B2 (en) | Methods and apparatus for a spread spectrum switching regulator | |
Lee et al. | Scalability of quasi-hysteretic FSM-based digitally controlled single-inductor dual-string buck LED driver to multiple strings | |
US10284098B2 (en) | Load current adjusting circuit and adjusting method thereof | |
US9461536B2 (en) | Digital controller with nested loops for switched mode power converter | |
KR101886831B1 (en) | Direct drive waveform generator | |
KR20070116047A (en) | Mos transistor control | |
US20160147248A1 (en) | Reference signal generator and the method thereof | |
CN104953814A (en) | Method and device for controlling PFC (power factor correction) circuit | |
DE102016118951B4 (en) | Electronic control with automatic adjustment to unknown input and load voltages and methods for doing so | |
RU2622287C1 (en) | Device for digital control of the pulse converter | |
Salam et al. | Design and implementation of a single input fuzzy logic controller for boost converters | |
US10038381B2 (en) | Area-friendly method for providing duty cycle inverse to supply voltage | |
RU2008100033A (en) | HIGH PERFORMANCE POWER CONVERTER FOR MODULATORS AND TRANSMITTERS | |
Iqbal et al. | Understanding chaos using discrete-time map for buck converter | |
CN110994994B (en) | PWM and PSM mode switching control circuit and method thereof | |
Nuratch | Design and implementation technique of dead-time controlled PWMs based on 16-bit microcontroller with GUI tool for power switching controller | |
US7521899B2 (en) | Methods and apparatus for managing energy supplied by an energy supply | |
Barazarte et al. | Design of a two-level boost converter | |
Vachhani et al. | Design, implementation and performance evaluation of different digital control techniques for current controlled DC-DC Buck converter | |
JP2014212626A (en) | Switching power-supply circuit | |
CN103529694A (en) | Method and device for controlling pulse width modulation duty cycle | |
Al-Numay et al. | Averaging Method for PWM DC-DC Converters Operating in Discontinuous Conduction Mode With Feedback | |
CN109407744B (en) | Linear constant current control system and method for constant current control of a load | |
Salunke et al. | Design and simulation of boost derived hybrid converter for nano grid applications | |
CN112787484A (en) | Method and device for controlling output voltage, storage medium and electronic device |