RU34827U1 - Pulse Width Modulator - Google Patents

Pulse Width Modulator Download PDF

Info

Publication number
RU34827U1
RU34827U1 RU2003126042/20U RU2003126042U RU34827U1 RU 34827 U1 RU34827 U1 RU 34827U1 RU 2003126042/20 U RU2003126042/20 U RU 2003126042/20U RU 2003126042 U RU2003126042 U RU 2003126042U RU 34827 U1 RU34827 U1 RU 34827U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inverter
input
resistor
power source
Prior art date
Application number
RU2003126042/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Миронов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское бюро "Электронинвест - Модуль"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское бюро "Электронинвест - Модуль" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское бюро "Электронинвест - Модуль"
Priority to RU2003126042/20U priority Critical patent/RU34827U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU34827U1 publication Critical patent/RU34827U1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод - со вторым выводом резисторного датчика тока и первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, логическая микросхема на основе комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-микросхема), содержащая не менее пяти 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, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора, а второй вывод - через времязадающий резистор - ко второму выводу источника питания, первый диод, анод которого подключен ко второму выводу времязадающего конденсатора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход четвертого инвертора подключен к аноду первого диода, а его выход - к входу пятого инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что в него введены первый резистор и второй диод и на входе каждого инвертора КМОП-микросхемы включен триггер Шмидта, причем первый резистор включен между первым выводом резистор�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 second output of the resistor current sensor and the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source, the current source controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively with the first and second terminals of the resistor current sensor, a logic chip based on complementary MOS transistors (CMO microcircuit), containing at least five inverters, the first power output 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, 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 timing capacitor, the first output of which is connected to the output of the second inverter, and the second output through a pull-up resistor - to the second output of the power supply, the first diode, the anode of which is connected to the second output of the time-varying capacitor, and the cathode - to the output of the third inverter, the input of the fourth inverter is connected to the anode of the first diode, and its output - to the input of the fifth inverter, the output of which is an output of a pulse-width modulator, characterized in that a first resistor and a second diode are inserted into it and a Schmidt trigger is included at the input of each inverter of the CMOS chip, the first resistor being connected between the first output

Description

Широтно-импульсный модулятор.Pulse Width Modulator.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть 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 широтно-модулированного сигнала 1, 2. ШИМ используется при построении устройств управления импульсных источников питания для выработки сигналов управления силовыми ключами.Known pulse-width modulator (PWM), containing 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 отнести реализацию его на аналоговых функциональных узлах (усилители, компараторы), которые независимо от режима работы непрерывно потребляют ток. В результате весь узел ШИМ потребляет относительно большой ток (десятки миллиампер). Это снижает общий ЮТД источника 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), вышеупомянутые функциональные узлы его выполняются на биполярных транзисторах, что ещё больше увеличивает потребление энергии. При уменьшении нагрузки на выходе источника питания или холостом ходе напряжение канала питания такого ШОИМ уменьшается до значений, препятствующих нормальной работе источника питания в целом. Перечисленные недостатки сужают функциональные возможности и область применимости рассмотренного технического решения.The 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 a relatively large current (tens of milliamps). This reduces the overall UTD of the power source 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 transistors, which further increases energy consumption. 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 SHOIM decreases to values that impede the normal operation of the power source as a whole. These shortcomings narrow the functionality and scope of the considered technical solutions.

МКИ7: G 05 F 1/56 источником питания, приведённый в 3. Его функциональная схема показанаMKI7: G 05 F 1/56 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 - со вторым выводом резисторного датчика тока и первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, логическая микросхема на основе комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-микросхема), содержащая не менее пяти 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, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора, а второй вывод через времязадающий резистор - ко второму выводу источника питания, первый диод, анод которого подключен ко второму выводу времязадающего конденсатора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход которого соединён с первым выводом резисторного датчика тока, вход четвёртого инвертора подключен к аноду первого диода, а его выход - к входу пятого инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора.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 second output of the resistor current sensor and the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source, current controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively with the first and second terminals of the resistor current sensor, a logic chip based on complementary MOS transistors (CMOS - microcircuit), containing at least five inverters, the first power output of which is connected to the first output of the power source, and the second output of the power is connected to the second output of the power source, the output of the first inverter is connected to the input of the second inverter, a frequency-setting capacitor connected between the input of the first inverter and the output a second inverter, a frequency setting resistor connected between the input and output of the first inverter, a timing capacitor, the first output of which is connected to the output of the second inverter, and the second output through bp the resisting resistor - to the second output of the power source, the first diode, the anode of which is connected to the second output of the timing capacitor, and the cathode - to the output of the third inverter, the input of which is connected to the first output of the resistor current sensor, the input of the fourth inverter is connected to the anode of the first diode, and its output - to the input of the fifth inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator.

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод - со вторым выводом резисторного датчика тока и первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, источник тока контролируемой цепи, первый иCommon 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 second output of the resistor current sensor and the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source, controlled current source, first and

2 второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым2 second conclusions of which are connected respectively to the first and second

выводами резисторного датчика тока, логическая микросхема на основе комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-микросхема), содержащая не менее пяти 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, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора, а второй вывод - через времязадающий резистор - ко второму выводу источника питания, первый диод, анод которого подключен ко второму выводу времязадающего конденсатора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход четвёртого инвертора подключен к аноду первого диода, а его выход - к входу пятого инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора.the terminals of the resistor current sensor, a logic chip based on complementary MOS transistors (CMOS chip) containing at least five inverters, the first power output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the second output of the power source, the output of the first inverter connected to the input of the second inverter, 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, bp a decoupling capacitor, the first terminal of which is connected to the output of the second inverter, and the second terminal, through the timing resistor, to the second terminal of the power source, the first diode, the anode of which is connected to the second terminal of the timing capacitor, and the cathode - to the output of the third inverter, the fourth inverter input is connected to the anode of the first diode, and its output to the input of the fifth inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator.

На первом и втором инверторах выполнен задающий генератор прямоугольных импульсов, длительность импульса и паузы которого определяется номиналами частотозадающих резистора и конденсатора. Временная диаграмма напряжения на входе первого инвертора И1 показана на фиг. 2а, а на выходе второго инвертора И2, который является выходом задающего генератора - на фиг. 26. Через времязадающий конденсатор сигнал с выхода задающего генератора поступает на вход четвёртого инвертора И4, а снимается с выхода пятого инвертора И5, который является выходом широтно-импульсного модулятора. Постоянная времени заряда времязадающего конденсатора выбирается в несколько раз больше периода задающего генератора, таким образом, чтобы максимальная длительность импульсов на выходах задающего генератора и широтно-импульсного генератора совпадала. Источник тока контролируемой цепи измеряет мгновенное значение тока в цепи силового ключа. Мгновенное значениеAt the first and second inverters, a square-wave driver was made, the pulse duration and pause of which is determined by the values of the frequency-setting resistor and capacitor. The timing diagram of the input voltage of the first inverter I1 is shown in FIG. 2a, and at the output of the second inverter I2, which is the output of the master oscillator, in FIG. 26. Through the time-setting capacitor, the signal from the output of the master oscillator goes to the input of the fourth inverter I4, and is removed from the output of the fifth inverter I5, which is the output of the pulse-width modulator. The charge time constant of the time-setting capacitor is selected several times longer than the period of the master oscillator, so that the maximum duration of the pulses at the outputs of the master oscillator and the pulse-width generator coincides. The current source of the monitored circuit measures the instantaneous current value in the power switch circuit. Instant value

1(,1(,

3 напряжения на резисторном датчике тока пропорционально значению3 voltages on the resistor current sensor in proportion to the value

указанного тока и показано на фиг. 2г. Во время единичного состояния на выходе ШИМ силовой ключ открыт, ток в контролируемой цепи увеличивается, во время нулевого состояния на выходе ШИМ силовой ключ закрыт, и ток в контролируемой цепи отсутствует. Максимальному значению тока в контролируемой цепи Тмакс соответствует напряжение на резисторном датчике тока, равное пороговому напряжению инверторов КМОПмикросхемы, которое составляет 0,4... 0,5 от напряжения питания микросхемы.indicated current and shown in FIG. 2g During a single state at the PWM output, the power switch is open, the current in the controlled circuit increases, during the zero state at the PWM output, the power switch is closed, and there is no current in the controlled circuit. The maximum value of the current in the controlled circuit Tmax corresponds to the voltage on the resistor current sensor, equal to the threshold voltage of the CMOS inverters of the microcircuit, which is 0.4 ... 0.5 of the supply voltage of the microcircuit.

Поскольку входное сопротивление КМОП-инвертора чрезвычайно велико (10... Ом), мгновенное значение напряжения на входе инвертора ИЗ во время импульса равно сумме падения напряжения на ограничительном резисторе 3 (постоянное смещение) и резисторном датчике тока 5 (импульсная составляющая):UBX из Uorp + Up rПри изменении сопротивления регулирующего элемента 2 во время работы ШИМ изменяется постоянное смещение Uorp. Максимальное же значение напряжения на входе третьего инвертора ИЗ UBX из во время импульса равно Unop.Since the input resistance of the CMOS inverter is extremely large (10 ... Ohms), the instantaneous voltage value at the input of the inverter FROM during the pulse is the sum of the voltage drop across the limiting resistor 3 (constant bias) and resistor current sensor 5 (pulse component): UBX from Uorp + Up rWhen the resistance of control element 2 changes during PWM operation, the constant displacement Uorp changes. The maximum value of the voltage at the input of the third inverter FROM UBX from during the pulse is Unop.

При включении сначала ШР1М вырабатывает импульсы максимальной длительности, равные по длительности ширине выходного импульса задающего генератора (инвертор И2), а напряжение на входе третьего инвертора ИЗ UBX из увеличивается, оставаясь меньше порогового значения Unop (фиг.2д). Сигнал обратной связи отсутствует. Сопротивление регулирующего элемента чрезвычайно велико. Если во время очередного рабочего такта указанное выше значение Unop будет достигнуто, на выходе третьего инвертора, а следом за этим и на выходе ШИМ будет 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 уменьшится и протекающий через него ток создастWhen turned on, first SR1M generates pulses of maximum duration equal in duration to the width of the output pulse of the master oscillator (I2 inverter), and the voltage at the input of the third inverter FROM UBX from increases, remaining less than the threshold value Unop (Fig.2d). There is no feedback signal. The resistance of the control element is extremely high. If during the next working cycle the above Unop value is reached, at the output of the third inverter, and after this and at the PWM output, the zero state will be forcedly set. The power switch will close, which will protect it from overcurrent. When the adjustable PWM parameter, for example, the output voltage of the switching power supply, reaches its nominal value, a feedback signal appears, the resistance of the control element decreases and the current flowing through it creates

на ограничительном резисторе постоянное смещение Uorp. Поскольку суммарное значение напряжения на входе третьего инвертора ИЗ в процессе регулирования не превышает Unop, должна будет уменьшиться амплитуда импульсной составляющей напряжения - падения напряжения на резисторном датчике тока Ирдт. А это, в свою очередь, может быть достигнуто только уменьшением длительности импульса на выходе ЛШМ. Таким образом, изменяя степень проводимости регулирующего элемента можно в широких пределах изменять длительность выходного импульса ШИМ.on the limiting resistor constant bias Uorp. Since the total value of the voltage at the input of the third IZ inverter during regulation does not exceed Unop, the amplitude of the pulse component of the voltage — the voltage drop at the Irdt resistor current sensor — should decrease. And this, in turn, can be achieved only by reducing the pulse duration at the output of the LSM. Thus, by varying the degree of conductivity of the regulating element, it is possible to widely vary the duration of the PWM output pulse.

К недостаткам рассматриваемого технического решения относится увеличенное потребление тока от источника питания. Эта особенность работы рассматриваемого ШИМ объясняется схемой выходного каскада всех элементов КМОП-микросхем - комплементарной парой полевых транзисторов (р- и п-канальный) 4. Когда входное напряжение первого инвертора И1 приближается к пороговому значению, п-канальный транзистор выходного каскада переходит в активный режим. Р-канальный транзистор некоторое время ещё остаётся открытым. При этом через них протекает «сквозной ток, бесполезно расходующий энергию источника питания и нагревающий микросхему. Такой эффект возникает каждый раз, когда напряжение на входе инвертора относительно медленно приближается к пороговому значению, что наблюдается дважды в период на входе первого инвертора И1 и один раз в период на входе третьего ИЗ (фиг. 2а, 2д).The disadvantages of the considered technical solution include increased current consumption from the power source. This feature of the PWM under consideration is explained by the circuit of the output stage of all the elements of the CMOS chips - a complementary pair of field-effect transistors (p- and p-channel) 4. When the input voltage of the first inverter I1 approaches a threshold value, the p-channel transistor of the output stage goes into active mode . The R-channel transistor remains open for some time. At the same time, “through current” flows through them, uselessly consuming the energy of the power source and heating the microcircuit. This effect occurs every time the voltage at the inverter input relatively slowly approaches the threshold value, which is observed twice during the period at the input of the first inverter I1 and once during the period at the input of the third IZ (Fig. 2a, 2e).

Технической задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение потребляемого от источника питания тока и расширение функциональных возможностей ШИМ.The technical task of the proposed utility model is to reduce the current consumed from the power source and expand the functionality of the PWM.

Поставленная техническая задача решается тем, что предлагается широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, регулирзтощий элемент, первый вывод которого соединён с первым выводом источника питания, а второй вывод - со вторым выводом резисторного датчика тока и первым выводом ограничительного резистора, второй выводThe stated technical problem is solved by the fact that a pulse-width modulator is proposed comprising a power supply, a regulating element, the first output of which is connected to the first output of the power source, and the second output to the second output of the current resistor sensor and the first output of the limiting resistor, the second output

5 5

которого подключен ко второму выводу источника питания, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, логическая микросхема на основе комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-микросхема), содержащая не менее пяти 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, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора, а второй вывод через времязадающий резистор - ко второму выводу источника питания, первый диод, анод которого подключен ко второму выводу времязадающего конденсатора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход четвёртого инвертора подключен к аноду первого диода, а его выход - к входу пятого инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, причем в него введены первый резистор и второй диод и на входе каждого инвертора КМОП-микросхемы включён триггер Шмидта, при этом первый резистор включён между первым выводом резисторного датчика тока и входом третьего инвертора, к которому анодом подключен второй диод, катод которого соединён с выходом широтно-импульсного модулятора.which is connected to the second output of the power source, 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, a logic chip based on complementary MOS transistors (CMOS chip) containing at least five inverters, the first the power output 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, 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, a timing capacitor, the first output of which is connected to the output of the second inverter, and the second output through the timing resistor to the second output of the power source, the first diode the anode of which is connected to the second output of the time-setting capacitor, and the cathode is connected to the output of the third inverter, the input of the fourth inverter is connected to the anode of the first diode, and its output is to the input of the fifth an inverter, the output of which is the output of a pulse-width modulator, the first resistor and the second diode introduced into it and a Schmidt trigger at the input of each inverter of the CMOS chip, the first resistor connected between the first output of the resistor current sensor and the input of the third inverter, to which a second diode is connected to the anode, the cathode of which is connected to the output of a pulse-width modulator.

Введение в устройства дополнительных элементов и неочевидных связей позволили уменьшить потребляемый ШИМ ток, что, в свою очередь, расширяет его функциональные возможности.The introduction of additional elements and non-obvious connections into the devices made it possible to reduce the current consumed by the PWM, which, in turn, extends its functionality.

Заявитель не обнаружил технических решений, имеющих сходные признаки с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а, следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями. Предлагаемое устройство изготавливается из стандартных элементов,The 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. The proposed device is made of standard elements,

которые серийно выпускаются промышленностью. Оно собирается типовыми монтажными операциями с помощью стандартного оборудования и не требует регулировки, что особенно важно при серийном производстве. Поэтому предлагаемое устройство удовлетворяет критерию промышленной применимости.which are serially produced by industry. It is assembled by typical installation operations using standard equipment and does not require adjustment, which is especially important in serial production. Therefore, the proposed device meets the criterion of industrial applicability.

Па фиг. 3 приведена функциональная схема предлагаемого ШИМ.Pa fig. 3 shows a functional diagram of the proposed PWM.

Предлагаемый широтно-импульсный модулятор содержит источник питания 1, регулируюпщй элемент 2, ограничительный резистор 3, источник тока контролируемой цепи 4, резисторный датчик тока 5, частотозадающие конденсатор 6 и резистор 7, логическую КМОП-микросхему 8, содержашую не менее пяти инверторов И1 - Ип с триггерами Шмидта на входах, первый диод 9, времязадающие резистор 10 и конденсатор 11, первый резистор 12 и второй диод 13.The proposed pulse-width modulator contains a power source 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 CMOS logic chip 8, containing at least five I1 inverters - Ip with Schmidt triggers at the inputs, the first diode 9, the timing resistor 10 and the capacitor 11, the first resistor 12 and the second diode 13.

В предлагаемом ШИМ первый вывод питания КМОП-микросхемы 8 соединён с первыми выводами регулируюш;его элемента 2 и источника питания 1, второй вывод питания КМОП-микросхемы 8 соединён со вторыми выводами ограничительного резистора 3 и источника питания 1. Второй вывод 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 и аноду второго диода 13 через первый резистор 12. Катод второго диода 13 подключен к выходу пятого инвертора И5, который является выходом ШИМ. Выход третьего инвертора ИЗ соединён с катодом первого диода 9, анод которого соединён с входом четвёртого инвертора И4 и вторым выводом времязадающего конденсатора И, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора И2. Времязадающий резистор 10 подключен между вторыми выводами времязадающего конденсатора Ни источника питания 1. Выход первого инвертора И1 соединён с входом второго инвертора И2, а выходIn the proposed PWM, the first output terminal of the CMOS chip 8 is connected to the first terminals of the regulator; its element 2 and power supply 1, the second terminal of the power supply of the CMOS chip 8 is connected to the second terminals of the limiting resistor 3 and power source 1. The second terminal 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 and the anode of the second diode 13 through the first resistor 12. atod second diode 13 is connected to the output of the fifth inverter I5, which is the output PWM. The output of the third inverter FROM is connected to the cathode of the first diode 9, the anode of which is connected to the input of the fourth inverter I4 and the second output of the timing capacitor I, the first output of which is connected to the output of the second inverter I2. The timing resistor 10 is connected between the second terminals of the timing capacitor None of the power source 1. The output of the first inverter I1 is connected to the input of the second inverter I2, and the output

7 четвёртого инвертора И4 - с входом пятого инвертора И5. Частотозадающий7 of the fourth inverter I4 - with the input of the fifth inverter I5. Frequency setting

конденсатор 6 подключен между входом первого инвертора И1 и выходом второго инвертора И2. Частотозадающий резистор 7 подключен между входом и выходом первого инвертора И1.a capacitor 6 is connected between the input of the first inverter I1 and the output of the second inverter I2. Frequency-setting 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. Незадействованные в работе схемы ШИМ инверторы микросхемы могут быть подключены параллельно пятому инвертору для умощнения выхода ШИМ (на фиг. 3 не показано).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. Unused PWM circuits, inverters of the microcircuit can be connected in parallel with the fifth inverter to amplify the PWM output (not shown in Fig. 3).

Работа предлагаемого ШИМ иллюстрируется на фиг. 4. В отличие от прототипа переключение инвертора И1 происходит в моменты времени, когда напряжения на его входе достигает значений срабатывания Ucp и отпускания Uoxn (фиг. 4а). Наличие же триггера Шмидта на входе инвертора И1 устраняет эффект «сквозных токов при относительно медленном изменении входного напряжения, т. к. на выкоде триггера Шмидта (т. е. на входе собственно инвертора) сигнал уже имеет прямоугольную форму с крутыми фронтами. Тот же эффект имеет место и на входе инвертора ИЗ (фиг. 4д).The operation of the proposed PWM is illustrated in FIG. 4. In contrast to the prototype, the switching of the inverter I1 occurs at times when the voltage at its input reaches the tripping values Ucp and releasing Uoxn (Fig. 4a). The presence of the Schmidt trigger at the input of the inverter I1 eliminates the effect of “through currents with a relatively slow change in the input voltage, since the signal at the output of the Schmidt trigger (that is, at the input of the inverter itself) already has a rectangular shape with steep edges. The same effect takes place at the input of the inverter FROM (Fig. 4e).

При включении ШИМ 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. 4в). Временная диаграмма тока контролируемой цепи (или напряжения на резисторном датчике тока 5) показана на фиг.4г. Появление и увеличение сигнала обратной связи влечёт за собой увеличение постоянного смещения до значений, близких к Ucp (фиг 4д), и соответствующему уменьшению длительности выходного импульса ШИМ. Однако здесь, в отличие отWhen the PWM is turned on, there is no feedback signal, the regulating element 2 is closed, the voltage at the limiting resistor 3 is practically equal to 0. At the PWM output, rectangular pulses of maximum duration are generated, as in the prototype (Fig. 4c). A timing diagram of the current of the monitored circuit (or voltage across the resistor current sensor 5) is shown in FIG. The appearance and increase of the feedback signal entails an increase in the constant bias to values close to Ucp (Fig. 4e), and a corresponding decrease in the duration of the PWM output pulse. However, here, unlike

Йв/о26 2Jv / o26 2

8 8

прототипа, переключение инвертора ИЗ может произойти только после того, как напряжение на его входе уменьшится минимум до значения UOTH- С этой целью в схему введена цепь «первый резистор 12 - второй диод 13. После установки на выходе ШИМ нулевого состояния открывается второй диод 13 и принудительно фиксирует напряжение на входе третьего инвертора ИЗ на уровне UDZ Uoxn (фиг. 4д). Первый резистор 12 при этом ограничивает ток через второй диод 13. При установлении на выходе ИШМ единичного состояния второй диод 13 запирается и не влияет на процесс формирования импульса. Поскольку входное сопротивление инвертора чрезвычайно велико, номинал первого резистора 13 практически не влияет на работу ШИМ. Остальные параметры предлагаемого ШИМ по сравнению с прототипом остаются без изменения.of the prototype, the switching of the inverter FROM can only happen after the voltage at its input decreases to a minimum of UOTH-value. For this purpose, the circuit “first resistor 12 - second diode 13.” is inserted into the circuit. After setting the PWM output to zero, the second diode 13 opens and forcibly fixes the voltage at the input of the third inverter FROM at the level UDZ Uoxn (Fig. 4e). In this case, the first resistor 12 limits the current through the second diode 13. When a single state is established at the output of the CID, the second diode 13 is locked and does not affect the pulse formation process. Since the input resistance of the inverter is extremely large, the value of the first resistor 13 practically does not affect the operation of the PWM. The remaining parameters of the proposed PWM in comparison with the prototype remain unchanged.

В изготовленном образце ШОИМ потребляемый от источника питания ток при минимальной длительности выходного импульса (около 0,5 микросекунд) был в восемь раз меньше, чем у прототипа. Это обстоятельство позволяет расширить область применения предлагаемого ШР1М в сторону микромощных импульсных преобразователей, что расширяет его функциональные возможности.In the manufactured SHOIM sample, the current consumed from the power source at the minimum output pulse duration (about 0.5 microseconds) was eight times less than that of the prototype. This circumstance allows us to expand the scope of the proposed SHR1M in the direction of micropower pulse converters, which expands its functionality.

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. - ISSN-587835-0010-6. с. 38.1. Integrated microcircuits: Microcircuits for switching power supplies and their application. - M. DODEKA, 1997, 224 p. - ISSN-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.Свидетельство на полезную модель JNf223006.3. Certificate for utility model JNf223006.

4.Зельдин Е. А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1986.- стр. 65.4. Zeldin E. A. Digital integrated circuits in information-measuring equipment. - L .: Energoatomizdat. Leningrad Department, 1986.- p. 65.

Claims (1)

Широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, регулирующий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод - со вторым выводом резисторного датчика тока и первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, источник тока контролируемой цепи, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами резисторного датчика тока, логическая микросхема на основе комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-микросхема), содержащая не менее пяти 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, частотозадающий конденсатор, подключенный между входом первого инвертора и выходом второго инвертора, частотозадающий резистор, подключенный между входом и выходом первого инвертора, времязадающий конденсатор, первый вывод которого подключен к выходу второго инвертора, а второй вывод - через времязадающий резистор - ко второму выводу источника питания, первый диод, анод которого подключен ко второму выводу времязадающего конденсатора, а катод - к выходу третьего инвертора, вход четвертого инвертора подключен к аноду первого диода, а его выход - к входу пятого инвертора, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что в него введены первый резистор и второй диод и на входе каждого инвертора КМОП-микросхемы включен триггер Шмидта, причем первый резистор включен между первым выводом резисторного датчика тока и входом третьего инвертора, к которому анодом подключен второй диод, катод которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.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 second output of the resistor current sensor and the first output of the limiting resistor, the second output of which is connected to the second output of the power source, the current source controlled circuit, the first and second conclusions of which are connected respectively with the first and second terminals of the resistor current sensor, a logic chip based on complementary MOS transistors (CMO microcircuit), containing at least five inverters, the first power output 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, 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 timing capacitor, the first output of which is connected to the output of the second inverter, and the second output through a pull-up resistor - to the second output of the power supply, the first diode, the anode of which is connected to the second output of the time-varying capacitor, and the cathode - to the output of the third inverter, the input of the fourth inverter is connected to the anode of the first diode, and its output - to the input of the fifth inverter, the output of which is an output of a pulse-width modulator, characterized in that a first resistor and a second diode are inserted into it and a Schmidt trigger is included at the input of each inverter of the CMOS chip, the first resistor being connected between the first output th current detector and the input of the third inverter, to which is connected a second diode anode, a cathode connected to the output of the pulse width modulator.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2003126042/20U 2003-08-27 2003-08-27 Pulse Width Modulator RU34827U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003126042/20U RU34827U1 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Pulse Width Modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003126042/20U RU34827U1 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Pulse Width Modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU34827U1 true RU34827U1 (en) 2003-12-10

Family

ID=48282114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003126042/20U RU34827U1 (en) 2003-08-27 2003-08-27 Pulse Width Modulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU34827U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480892C2 (en) * 2007-12-03 2013-04-27 Сирио Панель С.П.А. Configuration of circuit to generate signal modulated along pulse width, to excite electric loads

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480892C2 (en) * 2007-12-03 2013-04-27 Сирио Панель С.П.А. Configuration of circuit to generate signal modulated along pulse width, to excite electric loads

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554185B2 (en) Class D audio amplifier with overload protection circuit
US7928715B2 (en) Switching regulator
US7170762B2 (en) Low voltage DC-DC converter
KR100292901B1 (en) Reference voltage generating circuit
JP5811237B1 (en) DC-DC converter
US8643355B2 (en) Method for generating a signal and structure therefor
JP2013118007A (en) Ldo regulator for integrated application
NO20040455L (en) Power supply for direct and alternating current and with two inputs and programmable direct current output based on a secondary spring converter.
JP6349603B2 (en) Apparatus and method for protecting a dc source
KR20150106356A (en) Dc/dc converter
JP7041555B2 (en) Switching power supply and its ground fault detection method
US6822884B1 (en) Pulse width modulated charge pump
JP2009165227A (en) Voltage conversion circuit
RU34827U1 (en) Pulse Width Modulator
KR100930830B1 (en) Power management circuit, power management system comprising the same, and power management method
US20140241017A1 (en) Input circuit and power supply circuit
US20060290334A1 (en) Duty cycle mode switching voltage regulator
RU25231U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
US6559624B1 (en) Voltage converter capable of outputting a stable output voltage
RU49398U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
RU23006U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
JP2014096891A (en) Overcurrent detection circuit and switching power supply device
RU21097U1 (en) WIDTH-PULSE MODULATOR
JP4196758B2 (en) DC / DC converter
RU76525U1 (en) FEEDBACK WIDTH-PULSE MODULATOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070828