генератор импульсов

Формула изобретения

1. Генератор импульсов для формирования управляющего импульса, который изменяется по длительности, включающий устройство вывода переменного сигнала для вывода сигналов разделения длительности импульса, длительность которых изменяется в приращениях единичного интервала времени, и включает в себя сигнал неточного разделения длительности импульса продолжительностью, приближенно равной длительности управляющего импульса, и сигнал точного разделения длительности импульса для регулирования длительности управляющего импульса на указанный единичный интервал времени, устройство управления интервалом времени для фиксирования отклонений в продолжительности вышеупомянутых сигналов разделения длительности импульса в целях изменения длительности указанного управляющего импульса, отличающийся тем, что вышеупомянутое устройство управления интервалом времени неточно определяет длительность вышеупомянутого управляющего импульса с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса и затем точно регулирует длительность вышеупомянутого управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем указанный единичный интервал времени, с помощью вышеупомянутого сигнала точного разделения длительности импульса путем суммирования преобразованного напряжения сигнала точного разделения длительности импульса и преобразованного напряжения сигнала неточного разделения длительности импульса до достижения преобразованным изменяющимся напряжением заранее заданного порогового значения.

2. Генератор импульсов по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутое устройство вывода переменного сигнала выводит указанный сигнал точного разделения длительности импульса прежде указанного сигнала неточного разделения длительности импульса, причем вышеупомянутое устройство управления интервалом времени регулирует длительность вышеупомянутого управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени, после вывода указанного сигнала неточного разделения длительности импульса.

3. Генератор импульсов по п.2, отличающийся тем, что от дополнительно включает устройство формирования импульса для формирования вышеупомянутого управляющего импульса, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение, при этом с началом вывода вышеупомянутого сигнала неточного разделения длительности импульса указанное устройство управления интервалом времени генерирует формирующий импульсный сигнал для повышения с некоторым заранее заданным градиентом уровня напряжения, зависящего от вышеупомянутого сигнала точного разделения длительности импульса, при наложении вышеупомянутого формирующего импульсного сигнала на уровень напряжения, после чего вышеупомянутое устройство управления интервалом времени регулирует длительность указанного управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени, посредством преобразования формирующего импульсного сигнала, в вышеупомянутое входное напряжение.

4. Генератор импульсов по п.3, отличающийся тем, что вышеупомянутое устройство управления интервалом времени снабжено устройством формирования напряжения смещения для формирования уровня напряжения, зависящего от указанного сигнала точного разделения длительности импульса, когда начинает выводиться сигнал неточного разделения длительности импульса.

5. Генератор импульсов по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно включает устройство формирования импульса для формирования управляющего импульса, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение, при этом с началом вывода вышеупомянутого сигнала неточного разделения длительности импульса указанное устройство управления интервалом времени генерирует формирующий импульсный сигнал для понижения уровня напряжения с пикового значения, которое превысило пороговое значение, с заранее заданным градиентом, в зависимости от вышеупомянутого сигнала точного разделения длительности импульса, при наложении указанного формирующего импульсного сигнала на уровень напряжения, после чего вышеупомянутое устройство управления интервалом времени регулирует длительность указанного управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем вышеупомянутый единичный интервал времени, посредством преобразования формирующего импульсного сигнала в указанное входное напряжение.

6. Генератор импульсов по п.5, отличающийся тем, что вышеупомянутое устройство управления интервалом времени снабжено устройством формирования напряжения смещения для формирования уровня напряжения, зависящего от указанного сигнала точного разделения длительности импульса, когда начинает выводиться сигнал неточного разделения длительности импульса.

7. Генератор импульсов для формирования управляющего импульса, изменяющегося по длительности, отличающийся тем, что он включает устройство вывода переменного сигнала для вывода сигнала неточного разделения длительности импульса с продолжительностью, приближенно равной длительности вышеупомянутого управляющего импульса, и сигнала точного разделения длительности импульса, фазовый сдвиг которого относительно фазы указанного сигнала неточного разделения длительности импульса изменяется на единичный интервал времени, и устройство управления интервалом времени для неточного определения длительности вышеупомянутого управляющего импульса и фиксирования отклонений в фазовом сдвиге для изменения длительности указанного управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем вышеупомянутый единичный интервал времени, путем суммирования преобразованного напряжения сигнала точного разделения длительности импульса и преобразованного напряжения сигнала неточного разделения длительности импульса до достижения преобразованным изменяющимся напряжением заранее заданного порогового значения.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к генератору импульсов для формирования управляющих импульсов. Изобретение, в частности, относится к генератору импульсов, который компонуют, например, с переключающим стабилизатором или устройством, формирующим управляющие импульсы для формирования управляющих импульсов шаговым двигателем. В переключающем стабилизаторе продолжительность действия переключающего элемента, такого как полевой МОП-транзистор, регулируют изменением длительности (продолжительности по времени) управляющих импульсов, которые поступают из цепи обратной связи в зависимости от выходного напряжения для выполнения операции переключения переключающим элементом в целях стабилизации выходного напряжения. В то же время, в шаговом двигателе подобное управление длительностью импульса применяют для регулировки частоты вращения и угла поворота.

Одним из образцов общепринятых устройств, в которых применяется генератор импульсов для формирования такого управляющего импульса, является переключающий стабилизатор. Как представлено в публикации японской нерассмотренной патентной заявки №4-322161, подобный переключающий стабилизатор сконфигурирован таким образом, что разница между выходным контролируемым напряжением в переключающем стабилизаторе с переключающим элементом и опорным напряжением, вырабатываемым в цепи подачи опорного напряжения, преобразуется в цифровые данные через цепь обратной связи. Затем величину обратной связи, содержащуюся в цифровых данных, обрабатывают, синхронизируя синхронизирующими сигналами, поступающими с колебательного контура так, что управляющие сигналы, вырабатываемые посредством преобразования полученных таким образом данных в аналоговые уровни данных, поступают из цепи обратной связи в задающую цепь, посредством чего задающие сигналы поступают в переключающий элемент как управляющие импульсы, длительность (продолжительность по времени) которых изменяется в соответствии с выходным напряжением и, следовательно, стабилизирует напряжение на выходе. Вышеупомянутая японская патентная публикация также предполагает, что частоты, формируемые в колебательном контуре, могут увеличиваться в период переходного состояния характеристики, при котором выходное напряжение изменяется скачкообразно. В то же время, когда выходное напряжение относительно стабильно, частоты, формируемые в колебательном контуре, могут уменьшаться, улучшая, таким образом, переходные характеристики при скачкообразном изменении выходного напряжения.

В соответствии с функционированием вышеописанного переключающего стабилизатора, в котором переключающий элемент производит операцию переключения посредством управляющих сигналов, поступающих из цепи обратной связи, если задающие сигналы из задающего контура переключающего элемента формируются на основе отсчета синхронизирующих сигналов в генераторе импульсов, как, например, показано на Фиг.10, то происходит синхронизация нарастающих и задних фронтов задающих сигналов, например, с нарастающими и задними фронтами импульсов счета, которые изменяются ступенчатым образом. Следовательно, минимальные отклонения длительности включения задающего сигнала неизбежно ограничиваются длительностью синхронизирующего импульса Tclk генератора импульсов. Таким образом, если обозначить период задающего управляющего сигнала и входное напряжение как Tsw и Vi соответственно, в понижающем силовом преобразователе, используемом для создания на выходе напряжения, более низкого, чем входное напряжение, минимальное отклонение выходного напряжения Vo выражают следующей формулой (1).

Однако, как видно из формулы (1), если частоты переключений преобразователя увеличивают, т.е. период Tsw задающего сигнала уменьшают, чтобы уменьшить размеры переключающего стабилизатора, минимальное отклонение контролируемого выходного напряжения Vo, например, увеличивают, при этом возникшие ранее сложности в обеспечении точности настройки выходного напряжения усугубляются, если не уменьшить длительность синхронизирующего импульса Tclk генератора импульсов. Для уменьшения длительности синхронизирующего импульса Tclk, частоты колебательного контура, предусмотренного в генераторе импульсов, должны быть снижены, что приводит к необходимости внесения в конструкцию существенных изменений.

Принимая во внимание описанную выше проблему, целью настоящего изобретения является создание генератора импульсов, способного осуществлять широтно-импульсное регулирование в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени генератора импульсов, без сокращения длительности синхронизирующего импульса, который служит в качестве единичного интервала времени.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предусмотрен генератор импульсов для формирования управляющих импульсов различной длительности, в состав которого входят: устройство вывода переменного сигнала, для получения на выходе сигнала разделения длительности импульса, длительность которого изменяется с каждым единичным интервалом времени; и устройство управления интервалом времени, для фиксирования отклонений в продолжительности импульсов сигнала разделения длительности импульса, используемое для того, чтобы сделать возможным изменение длительности управляющего импульса в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени.

В этом случае, продолжительность сигнала разделения длительности импульса, поступающего от устройства вывода переменного сигнала, изменяется на один единичный интервал времени. Однако, устройство управления интервалом времени, на которое поступил сигнал разделения длительности, может заставить ширину (т.е. длительность по времени) управляющего импульса изменяться в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени. Следовательно, разрешение длительности управляющего импульса улучшается и становится выше, чем длительность такта (продолжительность синхронизирующего импульса) единичного интервала времени, который служит в качестве временного разрешения самого генератора импульсов. Таким образом, без какого-либо сокращения длительности синхронизирующего импульса, который является единичным интервалом времени генератора импульсов, просто за счет применения устройства управления интервалом времени, достигается возможность управления длительностью импульса в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении, выходной сигнал разделения длительности импульса, поступающий с устройства вывода переменного сигнала, складывается из сигнала неточного разделения длительности импульса, длительность которого приближенно равна длительности управляющего импульса, и сигнала точного разделения длительности импульса, используемого для регулирования длительности управляющего импульса на единичный интервал времени. Устройство управления интервалом времени приблизительно определяет значение длительности управляющего импульса с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса, а сигнал точного разделения длительности импульса используется для регулирования длительности управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

Следовательно, устройство управления интервалом времени приблизительно определяет длительность импульса, как продолжительность управляющего импульса по времени, с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса, который поступает с устройства вывода переменного сигнала, с тем, чтобы длительность управляющего импульса можно было отрегулировать точно с помощью сигнала точного разделения длительности импульса, поступающего с того же устройства вывода переменного сигнала. Таким образом, устройство управления интервалом времени делает возможным изменение длительности управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса, которые формируются устройством вывода переменного сигнала.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении, устройство вывода переменного сигнала сконфигурировано таким образом, чтобы сначала выводился сигнал точного разделения длительности импульса и лишь затем сигнал неточного разделения длительности импульса. Более того, устройство управления интервалом времени регулирует длительность управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, после вывода сигнала неточного разделения длительности импульса.

Соответственно, длительность импульса, как продолжительность управляющего импульса по времени, точно регулируется после выхода сначала сигнала точного разделения, а затем сигнала неточного разделения длительности импульса. Следовательно, длительность управляющего импульса определяется после выхода точного, а затем неточного сигналов разделения импульса. Таким образом, можно избежать излишнего увеличения длительности управляющего импульса.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении, предусмотрено устройство формирования импульса, предназначенное для формирования управляющего импульса в том случае, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение. При подаче сигнала неточного разделения длительности импульса, устройство управления интервалом времени генерирует формирующий импульсный сигнал для повышения уровня напряжения, в зависимости от сигнала точного разделения длительности импульса, с заданным градиентом, при наложении генерирующего импульс сигнала на уровень напряжения. Затем, посредством преобразования генерирующего импульс сигнала в вышеуказанное входное напряжение, устройство управления интервалом времени регулирует длительность управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

Таким образом, генерирующий импульс сигнал, подаваемый с устройства вывода переменного сигнала, и пороговое значение, задаваемое в устройстве формирования импульса, определяют длительность импульса, т.е. продолжительность управляющего импульса по времени. Чем продолжительнее отрезок времени от начала подачи сигнала точного разделения длительности импульса до последующего начала подачи сигнала неточного разделения длительности импульса, тем короче время задержки, необходимое для достижения генерирующим импульс сигналом порогового значения после начала подачи сигнала неточного разделения длительности импульса. Следовательно, синхронизация начала формирования управляющего импульса начинается раньше, обеспечивая, таким образом, точную регулировку длительности управляющего импульса посредством изменения времени начала подачи сигнала точного разделения длительности импульса. Соответствующим образом, длительность управляющего сигнала может изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса, подаваемых с устройства вывода переменного сигнала, а также с помощью порогового значения, задаваемого в устройстве формирования импульса.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении, предусмотрено устройство формирования импульса, предназначенное для формирования управляющего импульса в случае, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение, где начинается вывод сигнала неточного разделения длительности импульса, устройство управления интервалом времени генерирует формирующий импульсный сигнал для понижения уровня напряжения, который зависит от сигнала точного разделения длительности импульса при установленном градиенте от максимального значения, превышающего пороговое значение, причем генерирующий импульс сигнал накладывается на уровень напряжения, и затем (преобразованием генерирующего импульс сигнала во входное напряжение) устройство управления интервалом времени регулирует длительность управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

Таким образом, генерирующий импульс сигнал, формируемый устройством вывода переменного сигнала, и пороговое значение, задаваемое в устройстве формирования импульса, определяют длительность импульса, т.е. продолжительность управляющего импульса по времени. Чем продолжительнее отрезок времени от начала подачи сигнала точного разделения длительности импульса до последующего начала подачи сигнала неточного разделения длительности импульса, тем более высоким становится максимальное значение во время начала подачи сигнала неточного разделения длительности импульса. В связи с этим, увеличивается время, требуемое для достижения генерирующим импульс сигналом порогового значения. Иными словами, посредством изменения времени синхронизации начала подачи сигнала точного разделения длительности импульса, изменяется и синхронизация завершения формирования управляющего импульса, поэтому можно точно регулировать длительность управляющего импульса. Исходя из этого, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса, формируемых устройством вывода переменного сигнала, а также порогового значения, задаваемого в устройстве формирования импульса, длительность управляющего импульса может изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении, устройство управления интервалом времени снабжено устройством создания напряжения смещения, предназначенным для создания уровня напряжения, зависящего от сигнала точного разделения длительности импульса, во время начала подачи сигнала неточного разделения длительности импульса.

Таким образом, при подаче сигнала неточного разделения длительности импульса, устройство создания напряжения смещения обеспечивает подачу уровня напряжения (в соответствии с типом сегмента), зависящего от сигнала точного разделения длительности импульса, на генерирующий импульс сигнал, таким образом, что длительность управляющего импульса может точно регулироваться, даже если с устройства вывода переменного сигнала подается сигнал точного разделения длительности импульса, включающий в себя группу включенных импульсов, отличных друг от друга по времени включения или по периоду на единичный интервал времени.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении и формирующем управляющий импульс изменяемой длительности, предусмотрены: устройство вывода переменного сигнала, предназначенное для подачи сигнала неточного разделения длительности импульса (длительность которого приближенно равна длительности управляющего импульса) и сигнала точного разделения длительности импульса (фазовый сдвиг которого относительно фазы сигнала предварительного разделения длительности импульса изменяется единичным интервалом времени), и устройство управления интервалом времени, предназначенное для фиксирования отклонений в фазовом сдвиге, в целях изменения длительности управляющего импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

В этом случае, сигнал точного разделения длительности импульса, поступающий с устройства вывода переменного сигнала, изменяется на единичный интервал времени с фазовым сдвигом относительно сигнала неточного разделения длительности импульса. Однако, поскольку устройство управления интервалом времени принимает фазовый сдвиг и может изменять длительность импульса (т.е. продолжительность управляющего сигнала по времени) в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, то разрешение длительности управляющего импульса становится лучше, чем продолжительность синхронизирующего импульса единичного интервала времени, которая является временной разрешающей способностью самого генератора импульсов. Следовательно, даже если не уменьшать продолжительности синхронизирующего импульса, являющегося единичным интервалом времени для самого генератора импульсов, то только за счет добавления устройства управления интервалом времени обеспечивается возможность применения управления длительностью импульса, при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса, поступающих с устройства вывода переменного сигнала.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении и производящем управляющий импульс, который изменяется по длительности, предусмотрены: устройство формирования импульса, предназначенное для формирования управляющего импульса в случае, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение, устройство регулирования рабочего напряжения, предназначенное для регулирования уровня рабочего напряжения, а также устройство управления интервалом времени, предназначенное для формирования генерирующего импульс сигнала, в целях снашивания уровня напряжения рабочим напряжением, определяемым как верхний предел для регулирования длительности управляющего импульса, посредством преобразования генерирующего импульс сигнала во входное напряжение.

В этом случае, генерирующий импульс сигнал, подаваемый с устройства управления интервалом времени, нарастает или понижается по смещению (наклонно) в уровне напряжения с рабочим напряжением, определяемым как верхний предел. Однако, поскольку рабочее напряжение изменяется, допускается и регулирование длительности импульса, в котором продолжительность импульса может изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, независимо от единичного интервала времени, даже если генерирующий импульс сигнал получают с помощью сигналов разделения длительности импульса, которые изменяются единичным интервалом времени.

Кроме того, в генераторе импульсов, описываемом в настоящем изобретении и производящем управляющий импульс, который изменяется по длительности, предусмотрены: устройство формирования импульса, предназначенное для формирования управляющего импульса, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение, устройство регулирования порогового напряжения, предназначенное для регулирования уровня порогового напряжения, и устройство управления интервалом времени, предназначенное для формирования генерирующего импульс сигнала, в целях скашивания уровня напряжения для регулирования длительности управляющего импульса посредством преобразования генерирующего импульс сигнала во входное напряжение.

В этом случае, генерирующий импульс сигнал, поступающий с устройства управления интервалом времени на устройство формирования импульса, нарастает или понижается наклонно в уровне напряжения. Однако, поскольку уровень порогового напряжения, задаваемый устройством формирования импульса, изменяется, возможно осуществление управления длительностью импульса, в котором длительность импульса изменяется в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени, даже если генерирующий импульс сигнал получают с помощью сигналов разделения длительности импульса, которые изменяются на единичный интервал времени.

В соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, даже без уменьшения длительности синхронизирующего импульса, служащего в качестве единичного интервала времени генератора импульсов, управление длительностью импульсов (при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени, более коротких, чем сигнал разделения длительности импульса), возможно благодаря сигналу разделения длительности импульса, длительность которого изменяется на единичный интервал времени.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, длительность управляющего импульса можно изменять в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения импульса, поступающих с устройства вывода переменного сигнала.

Помимо указанного, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, поскольку длительность управляющего импульса определяется после того, как производится подача сигнала точного разделения длительности импульса и сигнала неточного разделения длительности импульса, удается избежать чрезмерного увеличения длительности управляющего импульса.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, длительность управляющего импульса может изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса, поступающих с устройства вывода переменного сигнала, а также порогового значения, задаваемого в устройстве формирования импульса.

Помимо вышесказанного, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, даже если выводится сигнал точного разделения длительности импульса, состоящий из группы включенных импульсов, различающихся по времени включения и периоду, длительность управляющего импульса может быть точно отрегулирована.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, даже без уменьшения длительности синхронизирующего импульса, служащего в качестве единичного интервала времени генератора импульсов, управление длительностью импульсов (при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени, более коротких, чем сигнал разделения длительности импульса), возможно благодаря паре сигналов разделения длительности импульса, за счет создания фазового сдвига между сигналом точного разделения длительности импульса и сигналом неточного разделения длительности импульса.

Помимо указанного, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, даже если генерирующий импульс сигнал получают исходя из сигнала разделения длительности, который изменяется единичным интервалом времени, управление длительностью импульсов (при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени, более коротких, чем сигнал разделения длительности импульса), может осуществляться независимо от единичного интервала времени, посредством изменения уровня рабочего напряжения.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, относящимся к генератору импульсов, даже если генерирующий импульс сигнал получают исходя из сигнала разделения длительности, который изменяется единичным интервалом времени, управление длительностью импульсов (при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени, более коротких, чем сигнал разделения длительности импульса), может осуществляться независимо от единичного интервала времени, посредством изменения уровня порогового напряжения, задаваемого в устройстве формирования импульса.

Фиг.1 - главная схема, изображающая пример переключающего стабилизатора, выполненного в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - группа временных диаграмм форм сигналов каждого из отделов вышеуказанного стабилизатора.

Фиг.3 - схема, изображающая пример переключающего стабилизатора, выполненного в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - группа временных диаграмм форм сигналов каждого из отделов вышеуказанного стабилизатора.

Фиг.5 - группа временных диаграмм форм сигналов каждого из отделов, с изображением одной модификации.

Фиг.6 - схема, изображающая пример переключающего стабилизатора, выполненного в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - группа временных диаграмм форм сигналов каждого из отделов вышеуказанного стабилизатора.

Фиг.8 - схема, изображающая пример переключающего стабилизатора, выполненного в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - группа временных диаграмм форм сигналов каждого из отделов вышеуказанного стабилизатора.

Фиг.10 - группа временных диаграмм сигналов, изображающих отношение между равноценными значениями и управляющими сигналами генератора импульсов в обычной системе.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Ниже приведено подробное описание различных наиболее предпочтительных вариантов осуществления генератора импульсов, относящегося к настоящему изобретению, причем для одних и тех же деталей, присутствующих в различных вариантах осуществления изобретения, используются одни и те же цифровые обозначения, а общие описания опускаются для того, чтобы, по возможности, избегать повторения одних и тех же описаний.

Вариант 1

В дальнейшем, переключающий стабилизатор, как пример применения предпочтительного исполнения генератора импульсов, представляемого в настоящем изобретении, подробно описывается со ссылкой на сопроводительные чертежи согласно Фиг. Фиг.1 и 2.

На Фиг.1, показывающей общую конфигурацию переключающего стабилизатора, условные обозначения 1, 2 относятся к паре входных контактов, через которые подается входное напряжение Vi с источника постоянного тока 3. Последовательная схема, состоящая из переключающего элемента 4, например полевого МОП-транзистора (или аналогичного) и диода 5, подключается через входные контакты 1, 2, и еще одна последовательная схема, состоящая из дроссельной катушки 6 и конденсатора 7, подключается через диод 5. Пара выходных контактов 8, 9 подключается через конденсатор 7. Таким образом, предусмотрен ступенчатый понижающий преобразователь 11, в состав которого входят переключающий элемент 4, диод 5, дроссельная катушка 6 и конденсатор 7, для подачи выходного напряжения Vo (ниже, чем входное напряжение Vi, поступающее через входные контакты) с выходных контактов 8, 9 на нагрузку 10. Поведение ступенчатого понижающего преобразователя 11 выглядит следующим образом: во время периода замыкания переключающего элемента 4, диод 5 отключен, и энергия хранится в дроссельной катушке 6, в то время как во время периода размыкания переключающего элемента 4, диод 5 включен для разряжения энергии, сохранившейся в дроссельной катушке 6. В дальнейшем, выходное напряжение Vo, создаваемое через сглаживающий конденсатор 7, подается с выходных контактов 8, 9 на нагрузку 10.

В иллюстрации к данному варианту осуществления изобретения представлен ступенчатый понижающий преобразователь 11 неизолированного типа без трансформатора, однако вместо него в схеме может присутствовать ступенчатый повышающий преобразователь или повышающий/понижающий преобразователь. В качестве альтернативы, могут использоваться преобразователи изолированного типа с подключаемым трансформатором для отделения входной части схемы от ее выходной части (прямой преобразователь, обратный преобразователь или аналогичный им).

В данном варианте осуществления изобретения предусмотрена цепь обратной связи 21, соответствующая генератору импульсов для стабилизации выходного напряжения Vo, в состав которой входят: резисторы деления напряжения 12, 13, служащие в качестве цепи определения выходного напряжения через выходные контакты 8, 9, в целях деления выходного напряжения Vo и вывода определяющих сигналов; компаратор 16, предназначенный для сравнения уровня напряжения определяющих сигналов с опорным напряжением, поступающим с источника опорного напряжения 15, для вывода напряжения, получаемого в результате сравнения; ПЦОС 17 (Процессор цифровой обработки сигналов), служащий в качестве устройства вывода переменного сигнала, которое принимает сравненное напряжение, снимаемое с выхода компаратора 16, для вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs, продолжительность которого по времени изменяется на единичный интервал времени (длительность синхронизирующего сигнала Tclk) опорных синхронизирующих сигналов; цепь управления интервалом времени 18, служащая в качестве устройства управления интервалом времени, которое фиксирует отклонения в продолжительности по времени сигнала точного разделения длительности импульса Vs, который выводится с ПЦОС 17, за счет разницы во времени (фазового сдвига) между сигналом точного разделения длительности импульса Vs и сигналом неточного разделения длительности импульса Vm, который выводится отдельно от того же ПЦОС 17 для формирования изменяющихся сегментов 30, 31 (см. Фиг.2) в управляющем сигнале Vd, служащем в качестве генерирующего импульс сигнала (при этом продолжительность по времени задающего сигнала, подаваемого на переключающий элемент 4, можно изменять в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени синхронизирующего сигнала за счет первого и второго изменяющихся сегментов 30, 31); и задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульса, которое подает задающий сигнал Vg включенного импульса на переключающий элемент 4, когда второй изменяющийся сегмент 31 управляющего сигнала Vd, сформированного в цепи управления интервалом времени 18, достигает порогового значения Vd_th. В данном варианте осуществления изобретения, следует обратить особое внимание на то обстоятельство, что в нем предусмотрен принципиально новый тип цепи управления интервалом времени 18. Новизна заключается в том, что цепь управления интервалом времени 18 в данном варианте осуществления изобретения снабжена функцией формирования управляющего сигнала Vd (с меньшими отклонениями длительности импульса, чем пара выходных импульсных сигналов - сигнал точного разделения длительности импульса Vs и сигнал неточного разделения длительности импульса Vm) из вышеупомянутой пары выходных импульсных сигналов, которые формируются в ПЦОС 17 и имеют значительные отклонения длительности импульса.

На Фиг.2 представлены (сверху вниз) формы следующих сигналов: сигнала точного разделения длительности импульса Vs, сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, управляющего сигнала Vd и задающего сигнала Vg соответственно. Как видно на Фиг.2, сигнал точного разделения длительности импульса Vs и сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, имеющие одинаковую частоту, подаются с ПЦОС 17. Время включения сигнала неточного разделения длительности импульса Vm изменяется вследствие резкого изменения выходного напряжения Vo или т.п., а время включения сигнала точного разделения длительности импульса Vs уменьшается на длительность синхронизирующего импульса Tclk, когда контролируемое выходное напряжение Vo возрастает, и наоборот - время включения увеличивается на длительность синхронизирующего импульса Tclk, когда выходное напряжение Vo падает. Кроме того, падения сигнала точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm происходят одновременно, в то время как повышение сигнала точного разделения длительности импульса Vs происходит переменно, вместе с изменениями времени включения . К тому же, поскольку рабочее напряжение Vcc прикладывается к ПЦОС 17, сигнал точного разделения длительности импульса Vs и сигнал неточного разделения длительности импульса Vm могут выводить включенные импульсы на одном и том же уровне рабочего напряжения Vcc.

Далее следует описание конфигурации цепи управления интервалом времени 18, в которой параллельная цепь, состоящая из резистора R11 и разрядного диода D1, подсоединяемого параллельно резистору R11 с обратной полярностью, подключается между первым выходным контактом ПЦОС 17, на котором формируется сигнал точного разделения длительности импульса Vs, и входным контактом задающей цепи 20, в то время как последовательная цепь, состоящая из еще одного резистора R12 и диода D2 для предотвращения противотока, подключается между вторым выходным контактом ПЦОС 17, на котором формируется сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, и входным контактом задающей цепи 20. Кроме того, один из контактов конденсатора С соединяется с одним из концов резистора R11 и одним из концов резистора R12, которые соединены с входным контактом задающей цепи 20, в то время как другой контакт конденсатора С соединяют с линией заземления. Уровень напряжения управляющего сигнала Vd, формируемого во входном контакте задающей цепи 20, равен напряжению на контактах конденсатора С.

Последовательная цепь, состоящая из резистора R11 и конденсатора С, соответствует первой цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd пропорционально времени включения сигнала точного разделения длительности импульса Vs. Кроме того, последовательная цепь, состоящая из резистора R12 и конденсатора С, соответствует второй цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd пропорционально времени включения сигнала неточного разделения длительности импульса Vm. Как показано на Фиг.2, в состоянии 1, начинающемся с подъема сигнала точного разделения длительности импульса Vs, и продолжающегося до подъема сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, конденсатор С заряжается включенными импульсами сигнала точного разделения длительности импульса Vs через резистор R11, так что первый изменяющийся сегмент 30 образуется тогда, когда управляющий сигнал Vd наклонно возрастает, начиная с нуля. Далее, в состоянии 2, после подъема сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, конденсатор С заряжается включенными импульсами сигнала точного разделения длительности импульса Vs через резистор R11 и, кроме того, конденсатор С также заряжается включенными импульсами сигнала неточного разделения длительности импульса Vm через резистор R12, так что в сформированном управляющем сигнале Vd появляется второй изменяющийся сегмент 31, возрастающий под более крутым углом, по сравнению с первым изменяющимся сегментом 30. В этом случае, значения сопротивлений резисторов R11, R12 и емкость конденсатора С устанавливаются таким образом, что время Td, проходящее в состоянии 2, начинающемся с подъема сигнала неточного разделения длительности импульса и продолжающемся до достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd некоторого порогового значения Vd_th на протяжении второго изменяющегося сегмента 31, изменяется в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, в связи с изменениями во времени включения сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

Между тем, цепь обратной связи 21 данного варианта осуществления изобретения выполняет управление длительностью задающего сигнала Vg в целях стабилизации контролируемого выходного напряжения Vo. Однако, контролируемой величиной может быть не только выходное напряжение Vo, но и ток, проходящий через обратный диод 5 или дроссельную катушку 6 (контроль обеспечивается цепью обратной связи управления максимальным значением тока).

Далее следует описание поведения вышеуказанной схемы. Когда задающий сигнал из задающей цепи 20 подается на переключающий элемент 4, переключающий элемент 4 выполняет операцию переключения, посредством чего через сглаживающий конденсатор 7 создается выходное напряжение Vo, меньшее, чем входное напряжение Vi. Напряжение Vo подается на нагрузку 10, подключаемую к выходным контактам 8, 9.

С другой стороны, цепь обратной связи 21, в соответствии с вышеизложенным, осуществляет контроль выходного напряжения Vo для управления длительностью включенного состояния задающего сигнала Vg, подаваемого с задающей цепи 20, в целях стабилизации выходного напряжения Vo. В частности, уровень напряжения зафиксированного сигнала, полученного делением выходного напряжения Vo через разделительные резисторы R12, 13, и опорное напряжение, подаваемое с источника опорного напряжения 15, сравниваются компаратором 16, после чего сравненный сигнал подается на входной контакт ПЦОС 17. Принимая выводимый сигнал, ПЦОС 17 создает, с одностороннего контакта, включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs, время включенного состояния которого изменяется на длительность синхронизирующего импульса Tclk, в то время как ПЦОС 17 создает, с другого выходного контакта, включенные импульсные сигналы неточного разделения длительности импульса Vm с определенным временем включенного состояния после возрастания сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

Теперь, когда включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs возросли в состоянии 1, представленном на Фиг.2, цепь управления интервалом времени 18 инициирует зарядку конденсатора С через резистор R11. Затем, в то время как уровень напряжения включенных импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs сравнивается с рабочим напряжением Vcc, уровень напряжения управляющего сигнала Vd формирует первый изменяющийся сегмент 30, возрастающий наклонно с течением времени t. Уровень напряжения управляющего сигнала Vd подчиняется линейному приближению, как следует из нижеприведенной формулы (2).

Соответственно, чем более продолжительным становится время включения сигнала точного разделения длительности импульса Vs, тем более высоким становится уровень напряжения Vd1 управляющего сигнала Vd во время возрастания включенных импульсов сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, что приводит к получению следующей формулы (3).

При переходе в состояние 2, в котором включенные импульсные сигналы неточного разделения длительности импульса Vm начинают возрастать, конденсатор С заряжается не только через резистор R11, но и через резистор R12, посредством чего уровень напряжения управляющего сигнала Vd, то есть напряжения на конденсаторе С, совершает переход ко второму изменяющемуся сегменту 31, который возрастает под более крутым углом, чем в предшествующем ему первом изменяющемся сегменте 30. В это время, линейное приближение уровня напряжения управляющего сигнала Vd приводит к следующей формуле (4).

где t обозначает время, истекшее после перехода в состояние 2, в то время как R11//R12 соответствует составному значению сопротивления параллельно соединенных резисторов R11 и R12. Это составное значение сопротивления выражается следующей формулой (5).

Соответственно, когда уровень напряжения второго изменяющего сегмента 31 управляющего сигнала Vd достигает порогового значения Vd_th, в связи с чем задающий сигнал Vg, поступающий с задающей цепи 20, увеличивается, линейное приближение предыдущей формулы (4) выражается следующей формулой (6).

где Td обозначает время, истекшее в состоянии 2, начинающегося с возрастания включенных импульсных сигналов неточного разделения длительности импульса Vm и продолжающегося до достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd порогового значения Vd_th.

После того как уровень напряжения управляющего сигнала Vd достиг порогового значения Vd_th, конденсатор С дополнительно заряжается, и управляющий сигнал Vd поддерживается на более высоком уровне напряжения, чем пороговое значение Vd_th, до тех пор, пока включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm не начнут одновременно падать. Соответственно, задающая цепь 20 продолжает подавать задающие сигналы Vg включенных импульсов на переключающий элемент 4, для включения переключающего элемента 4, в то время как уровень напряжения управляющего сигнала Vd достигает порогового значения, после чего включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm одновременно падают.

Впоследствии, когда включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm одновременно падают, переключающий элемент 4 отключается. Затем, поскольку предусмотрено время, в течение которого оба сигнала (Vs и Vm) находятся в отключенном состоянии, и заряд, который был сохранен в конденсаторе С, быстро разряжается через диод D1 от ПЦОС 17, уровень напряжения управляющего сигнала Vd возвращается к нулю, находясь в готовности к следующему состоянию 1, то есть период времени, в течение которого уровень напряжения управляющего сигнала Vd достигает порогового значения Vd_th, после чего падают включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, соответствует времени включения Тх задающего сигнала Vg и в то же время соответствует времени включения переключающего элемента 4.

Для преобразования формулы 6, время Td в состоянии 2 выражается в соответствии со следующей формулой 7.

Согласно формуле 7, если пороговое значение Vd_th управляющего сигнала Vd (при котором включенные задающие импульсные сигналы Vg возрастают), рабочее напряжение Vcc, время включения Ton_m сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, значения сопротивлений резисторов R11, R12 и емкости конденсатора С принимаются постоянными, минимальное значение переменной продолжительности Td в состоянии 2 во время, когда время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs изменяется на длительность синхронизирующего импульса Tclk (= Ton_smin) как минимальной единицы, выражается следующей формулой 8.

В вышеупомянутой формуле 8 (поскольку минимальное значение переменной продолжительности Td в состоянии 2 соответствует минимальному значению переменной продолжительности включенного задающего импульсного сигнала Vg), регулирование значений сопротивления резисторов R11, R12 в конфигурации цепи управления интервалом времени 18, изображенной на Фиг.1, позволяет установить минимальную продолжительность включенного задающего импульсного сигнала Vg, как произвольную величину, более короткую, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, в противоположность сигналу точного разделения длительности импульса Vs, который дискретно изменяется по продолжительности, с длительностью синхронизирующего импульса Tclk, определяемого как минимальная единица, таким образом, что заранее заданная степень точности выходного напряжения Vo не ухудшается даже в том случае, если увеличивается частота переключений переключающего элемента. Согласно формуле 8, когда минимальное значение переменной продолжительности Td включенного задающего импульсного сигнала Vg необходимо сделать малым, значение сопротивления резистора R11 может быть сделано большим, в то время как соответствующее значение резистора R12 может быть сделано малым. В качестве альтернативы, минимальная продолжительность Td может также быть отрегулирована посредством так называемого фазового сдвига, который изменяет разницу фаз между сигналом точного разделения длительности импульса Vs и сигналом неточного разделения длительности импульса Vm, причем время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs поддерживается постоянным. Кроме того, поскольку Vd1, Vd изменяются пропорционально значению Vcc, как показано на формулах 3, 4, рабочее напряжение Vcc ПЦОС 17 может быть отрегулировано с помощью хорошо известных средств изменения рабочего напряжения, таких как импульсно-кодовая модуляция, цифроаналоговое преобразование, операционное усиление и т.п. Кроме того, пороговое значение Vd_th может быть сделано переменным за счет включения в задающую цепь 20 устройства изменения порогового значения. Такой пример описывается ниже.

Для выполнения последовательности вышеупомянутых операций, требуются выполнение описанных ниже конструктивных условий. Во-первых, в отношении функций ПЦОС 17, время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs устанавливается более долгим, чем время включения Ton_m сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, независимо от способа изменения Ton_s, при соблюдении (Ton_s-Ton_m 0). В противном случае, как видно из формулы 3, уровень напряжения Vd1 управляющего сигнала, соответствующий времени в состоянии 1, не создается.

Со ссылкой на формулу 8, значения сопротивлений резисторов R11, R12, образующих цепь управления интервалом времени 18, следует задать таким образом, чтобы минимальное значение переменной продолжительности Td в состоянии 2 не превышало длительности синхронизирующего импульса Tclk (= Ton_smin), то есть минимального изменяющегося единичного интервала времени сигнала точного разделения длительности импульса Vs. В противном случае, временное разрешение включенного задающего импульсного сигнала Vg становится ниже, чем соответствующие значения сигнала точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, формируемых в ПЦОС 17, что означает недостижение требуемой цели.

Кроме того, пороговое значение Vd_th управляющего сигнала Vd, при котором включенный импульс задающего сигнала Vg увеличивается, должен превышать уровень напряжения Vd1 управляющего сигнала Vd во время увеличения включенного импульса сигнала неточного разделения длительности импульса Vm. Следовательно, должно быть соблюдено следующее условие формулы 9, независимо от того, как изменяется время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

Для соблюдения вышеупомянутого условия, значение сопротивления резистора R11 или емкость конденсатора С, составляющих первую цепь преобразования «время-напряжение», устанавливаются надлежащим образом так, чтобы первый изменяющийся сегмент 30 можно было отрегулировать при оптимальном градиенте.

В описываемом варианте осуществления изобретения, включенный импульс задающего сигнала Vg, поступающего с задающей цепи 20, включает переключающий элемент 4. Если на переключающий элемент 4 может быть подан управляющий сигнал Vd, достаточный для включения переключающего элемента 4, задающую цепь 20 можно опустить и управляющий сигнал Vd может быть подан непосредственно на управляющий контакт (например, затвор полевого МОП-транзистора) переключающего элемента 4. В этом случае, управляющий сигнал Vd соответствует управляющему импульсу, в то время как пороговое значение Vd_th управляющего сигнала Vd для включения переключающего элемента 4 зависит не от задающей цепи 20, а от характеристик самого переключающего элемента 4. В качестве альтернативы, в цепи, изображенной на Фиг.1, источник опорного напряжения 15 и компаратор 16 могут быть интегрированы в ПЦОС 17.

Согласно вышеописанному варианту осуществления изобретения, в цепи обратной связи 21, соответствующей генератору импульсов для формирования задающего сигнала Vg (служащего в качестве управляющего импульса, длительность которого Тх, как продолжительность по времени, изменяется в зависимости от выходного напряжения Vo или иного контролируемого значения), предусмотрены ПЦОС 17, служащий в качестве средства вывода переменного сигнала для подачи сигналов разделения длительности импульсов (сигнала точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm), продолжительность которых Ton_s изменяется на длительность синхронизирующего импульса Tclk как единичного интервала времени, в зависимости от отклонений контролируемого значения, и цепь управления интервалом времени 18, служащая в качестве устройства управления интервалом времени для фиксирования отклонений в продолжительности Ton_s сигнала разделения длительности импульса, в особенности сигнала точного разделения длительности импульса Vs, чтобы сделать возможным изменение продолжительности Тх задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, как единичного интервала времени. Иными словами, цепь управления интервалом времени 18 снабжена функцией формирования, в управляющем сигнале Vd, изменяющихся сегментов 30, 31, для того, чтобы сделать возможным изменение продолжительности Тх задающего сигнала Vg на более короткое время Td, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, с помощью сигнала точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm.

В этом случае, продолжительность Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs, поступающего с ПЦОС 17, уменьшается или увеличивается на длительность синхронизирующего импульса Tclk. Тем не менее, цепь управления интервалом времени 18, принимающая сигнал точного разделения длительности импульса Vs, может сделать возможным изменение продолжительности Тх задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, так, что разрешение продолжительности Тх задающего сигнала Vg улучшается, превышая разрешение длительности синхронизирующего импульса Tclk, служащего в качестве временного разрешения ПЦОС 17, а значит, и самой цепи обратной связи 21. Следовательно, без специального сокращения длительности синхронизирующего импульса Tclk, служащей в качестве единичного интервала времени ПЦОС 17, только благодаря добавлению цепи управления интервалом времени 18, осуществляется такое управление импульсом, при котором длительность импульса изменяется в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk.

В описываемом варианте осуществления изобретения, выводимый с ПЦОС 17 сигнал разделения длительности импульса состоит из сигнала неточного разделения длительности импульса Vm с продолжительностью Ton_m, которая приближенно равна продолжительности Тх задающего сигнала Vg, и сигнала точного разделения длительности импульса Vs, с продолжительностью Ton_s для регулирования продолжительности Тх задающего сигнала Vg единичным интервалом времени, причем цепь управления интервалом времени 18 приблизительно определяет продолжительность Тх задающего сигнала Vg с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, и затем регулирует продолжительность Тх задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

Следовательно, цепь управления интервалом времени 18 приблизительно формирует продолжительность Тх задающего сигнала Vg с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, поступающего с ПЦОС 17, таким образом, что цепь управления интервалом времени 18 может точно регулировать продолжительность Тх задающего сигнала Vg с помощью сигнала точного разделения длительности импульса Vs, получаемого с того же ПЦОС 17. Соответственно, цепь управления интервалом времени 18 может сделать возможным изменение продолжительности Тх задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, за счет пары сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, поступающих с ПЦОС 17.

В описываемом варианте осуществления изобретения, схема ПЦОС 17 составлена таким образом, чтобы сигнал точного разделения длительности импульса Vs выводился раньше сигнала неточного разделения длительности импульса Vm; в то же время, цепь управления интервалом времени 18 регулирует продолжительность Тх задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем длительность импульса Tclk, после подачи сигнала неточного разделения длительности импульса.

В этом случае, поскольку продолжительность Тх задающего сигнала Vg точно регулируется после вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, следующего за выводом сигнала точного разделения длительности импульса Vs, продолжительность Тх задающего сигнала Vg определяется только после вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm. Таким образом, удается избежать ненужного увеличения продолжительности Тх задающего сигнала Vg.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, предусмотрен ПЦОС 17, служащий в качестве генератора опорного сигнала для формирования сигнала неточного разделения длительности импульса Vm с постоянным временем включения Ton_m, которое увеличивается за сигналом точного разделения длительности импульса Vs и падает в то же время, что и сигнал точного разделения длительности импульса Vs. Кроме того, цепь управления интервалом времени 18 снабжена резистором R11 и конденсатором С, которые служат в качестве первой цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd пропорционально времени включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs, и также снабжена резистором R12 и конденсатором С, которые служат в качестве второй цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd пропорционально времени включения Ton_m сигнала неточного разделения длительности импульса Vm.

Таким образом, в состоянии 1, в котором происходит формирование только включенного импульса сигнала точного разделения длительности импульса Vs, когда управляющий сигнал Vd увеличивается до уровня напряжения Vd1 с помощью резистора R11 и конденсатора С, после чего начинается формирование включенного импульса сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, уровень напряжения управляющего импульса Vd увеличивается, с помощью резистора R12 и конденсатора С, до порогового значения Vd_th, достаточного для формирования задающего сигнала Vg. Уровень напряжения Vd1 управляющего сигнала Vd, во время, когда сигнал неточного разделения длительности импульса Vm увеличивается, может изменяться в зависимости от отклонений времени включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs. Поэтому время возрастания включенного задающего импульсного сигнала Vg может изменяться в приращениях более короткого времени Td, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk. Кроме того, поскольку время включения задающего сигнала Vg в этом случае неизбежно наступает позднее возрастания включенного импульса сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, длительность включения задающего импульсного сигнала Vg можно эффективно регулировать с помощью сигнала неточного разделения длительности импульса Vm.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, сигнал точного разделения длительности импульса Vs и сигнал неточного разделения длительности импульса Vm формируются в общем ПЦОС 17, служащем в качестве генератора импульсов. В результате, его схема может быть упрощена, благодаря чему достигается уменьшение внутренних размеров устройства.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, первая цепь преобразования «время-напряжение» состоит из резистора R11 и конденсатора С, в то время как вторая цепь преобразования «время-напряжение» состоит из еще одного резистора R12 и конденсатора С, который является общим для первой и второй цепей преобразования «время-напряжение».

Таким образом, за счет простого регулирования значений сопротивления резисторов R11, R12, становится возможным без труда изменять время Td, служащее в качестве временного разрешения включенного импульса задающих сигналов Vg. Кроме того, конденсатор С может быть использован одновременно как заряжающий и разряжающий элемент для первой и второй цепей преобразования «время-напряжение», что также способствует достижению упрощения схемы.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, предусмотрена задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульсов для формирования задающего сигнала Vg, который является управляющим импульсом при превышении входным напряжением заранее заданного порогового значения. Схема цепи управления интервалом времени 18 функционирует для формирования генерирующего импульс сигнала (управляющего сигнала Vd) в целях повышения уровня напряжения, в зависимости от сигнала точного разделения длительности импульса, с различным заранее заданным градиентом, при наложении генерирующего импульс сигнала на уровень напряжения, когда сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, например, возрастает для запуска его подачи. Посредством преобразования управляющего сигнала Vd во входное напряжение, поступающее на задающую цепь 20, длительность задающего импульсного сигнала Vg регулируется в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени.

Таким образом, длительность, а также время включения Тх задающего сигнала Vg определяется как управляющим сигналом Vd, поступающим с ПЦОС 17, служащего в качестве устройства вывода переменного сигнала, через цепь управления интервалом времени 18, так и пороговым значением Vd_th, устанавливаемым в задающей цепи 20. Чем более продолжительным становится время, проходящее от начала вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs до последующего начала вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, тем более коротким становится время задержки, требующееся для достижения сигналом неточного разделения длительности импульса Vm порогового значения Vd_th, проходящее после начала вывода такого сигнала, поэтому время начала формирования задающего сигнала Vg наступает раньше. В связи с этим, длительность задающего сигнала Vg может быть точно отрегулирована посредством изменения времени начала вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs. Следовательно, длительность задающего сигнала Vg может изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью как пары сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, так и порогового значения Vd_th, устанавливаемого в задающей цепи 20.

Кроме того, как видно из другого аспекта описываемого варианта осуществления изобретения, в генераторе импульсов для формирования задающего сигнала Vg, служащего в качестве управляющего импульса, который изменяется по длительности в зависимости от контролируемого выходного напряжения Vo, предусмотрен ПЦОС 17, служащий в качестве устройства вывода переменного сигнала для вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm (с продолжительностью, примерно равной длительности задающего сигнала Vg) и сигнала точного разделения длительности импульса Vs, фазовый сдвиг которого относительно сигнала неточного разделения длительности импульса Vm изменяется на единичный интервал времени (длительность синхронизирующего импульса Tclk) в зависимости от выходного напряжения Vo, и кроме того, предусмотрена цепь управления интервалом времени 18 для фиксирования отклонений фазового сдвига, с тем, чтобы позволить длительности задающего сигнала Vg изменяться в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

В этом случае, сигнал точного разделения длительности импульса Vs, поступающий с ПЦОС 17, изменяется по фазовому сдвигу относительно сигнала неточного разделения длительности импульса Vm через каждый единичный интервал времени. Однако цепь управления интервалом времени 18 может в зависимости от фазового сдвига изменять длительность (как продолжительность по времени) задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени. Поэтому разрешение длительности задающего импульсного сигнала Vg улучшается таким образом, что оказывается выше длительности синхронизирующего импульса Tclk, то есть временного разрешения самого импульсного генератора. Соответственно, не прибегая к сокращению длительности синхронизирующего импульса Tclk, как единичного интервала времени генератора импульсов, просто добавив цепь управления интервалом времени 18, можно управлять длительностью импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, формируемых в ПЦОС 17.

Вариант 2

На Фиг.3 представлен второй вариант осуществления генератора импульсов, относящегося к настоящему изобретению. Конфигурация схемы совпадает с конфигурацией первого варианта осуществления изобретения, изображенного на Фиг.1, за исключением ПЦОС 17 цепи обратной связи 21, соответствующей генератору импульсов и цепи управления интервалом времени 18. Конфигурация цепи управления интервалом времени 18 в настоящем изобретении выглядит следующим образом: низкочастотный фильтр (именуемый в дальнейшем НЧФ) 40 подключен между одним из контактов ПЦОС 17, где формируется сигнал точного разделения длительности импульса Vs, и входным контактом задающей цепи 20; параллельная цепь, состоящая из резистора R13 и диода D3, которая соединяется с резистором 13 с обратной полярностью и используется для разряда конденсатора С, подключается между другим контактом ПЦОС 17, где формируется сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, и входным контактом задающей цепи 20; конденсатор С подключается к одному из концов параллельной цепи. Цепь управления интервалом времени 18 функционирует для формирования управляющего сигнала Vd посредством суммирования напряжения преобразования Vsc сигнала точного разделения длительности импульса Vs и напряжения преобразования Vmc сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, с помощью сумматора 41.

НЧФ 40 предусмотрен для сглаживания включенного импульса сигнала точного разделения длительности импульса Vs в целях создания постоянного уровня напряжения смещения. Вместо НЧФ может быть предусмотрен, например, импульсно-кодовый модулятор для преобразования импульсно-кодированного сигнала точного разделения длительности импульса Vs, поступающего с ПЦОС 17, в напряжение смещения, цифроаналоговый преобразователь для преобразования оцифрованного сигнала точного разделения длительности импульса Vs, поступающего с ПЦОС 17, в напряжение смещения, или какое-либо общеизвестное средство формирования напряжения, такое как операционный усилитель, или аналогичное ему устройство для усиления сигнала точного разделения длительности импульса Vs, поступающего с ПЦОС 17, для преобразования этого сигнала в напряжение смещения. При использовании таких устройств, различные формы сигнала точного разделения длительности импульса Vs, выводимого с ПЦОС 17, могут быть легко преобразованы в требуемое напряжение смещения.

Последовательная цепь, состоящая из НЧФ 40 и сумматора 41, соответствует первой цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd в зависимости от напряжения преобразования Vsc, получаемого за счет сглаживания сигнала точного разделения длительности импульса Vs, имеющего время включения Ton_s. Последовательная цепь, состоящая из резистора R13 и конденсатора С, соответствует второй цепи преобразования «время-напряжение» для повышения уровня напряжения управляющего сигнала Vd пропорционально времени включения Ton_m сигнала неточного разделения длительности импульса Vm. В этом случае, как показано на Фиг.4, постоянная фильтра НЧФ 40, значение сопротивления резистора R13 и емкость сопротивления С устанавливаются таким образом, что время Td, в состоянии 2 (с того момента, когда сигнал неточного разделения длительности импульса Vm начинает возрастать, до того момента, когда уровень напряжения управляющего сигнала Vd достигает порогового значения Vd_th через изменяющийся сегмент 31), изменяется в приращениях времени более коротких, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, в соответствии с изменениями напряжения преобразования Vsc, получаемого сглаживанием сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

Далее следует описание поведения вышеописанной конфигурации. Когда задающий сигнал, поступающий с задающей цепи 20, подается на переключающий элемент 4, переключающий элемент 4 выполняет операцию переключения для создания выходного напряжения Vo, более низкого, чем входное напряжение Vi, через сглаживающий конденсатор 7. Выходное напряжение Vo подается на нагрузку 10, подключаемую через контакты 8, 9.

С другой стороны, цепь обратной связи 21, в соответствии с вышеизложенным, контролирует отклонения в выходном напряжении Vo для осуществления регулируемого управления включенного задающего импульсного сигнала Vg, поступающего с задающей цепи 20 в целях стабилизации выходного напряжения Vo. В частности, компаратор 16 сравнивает уровень напряжения зафиксированного сигнала, полученный делением выходного напряжения Vo с помощью делящих напряжение резисторов R12, R13 и опорного напряжения источника опорного напряжения 15, с последующей подачей сравненного сигнала на входной контакт ПЦОС 17. Приняв выведенный сигнал, ПЦОС 17 затем формирует группу импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs, подаваемого с одного из его контактов. Группа импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs имеет постоянное время включения Ton_s (коэффициент заполнения) с длительностью синхронизирующего импульса Tclk, определяемой как единичный интервал времени, и заранее заданной частотой, которая может изменяться в зависимости от выводимого сигнала, сравниваемого вышеупомянутым способом. Включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm с постоянным временем включения Ton_m поступает с другого выходного контакта ПЦОС 17 после возрастания группы включенных импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

В цепи управления интервалом времени 18, в состоянии 1 зоны Т1, изображенной на Фиг.4, когда формируется группа включенных импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs, группа включенных импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs сглаживается НЧФ 40, после чего поступает в сумматор 41 как напряжение преобразования Vsc. В это время (поскольку сигнал неточного разделения длительности импульса Vm и, как следствие, напряжение преобразования Vmc еще не сформированы) первый изменяющийся сегмент 30, который поддерживает постоянным напряжение Vd2, формируется, после того как управляющий сигнал Vd наклонно возрастает с нуля в результате действия сумматора 41.

Входя в состояние 2, в котором возрастает включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, конденсатор С заряжается через резистор R13, таким образом, что напряжение на конденсаторе С вводится в сумматор 41 как напряжение преобразования Vmc. В это время, уровень напряжения управляющего сигнала Vd, полученного в сумматоре 41, приводит к получению суммы (наложенного значения) напряжения преобразования Vsc и напряжения преобразования Vmc. Следовательно, уровень напряжения управляющего сигнала Vd смещается на уровень напряжения Vd2 первого изменяющегося сегмента 30, что вызывает переход к возрастающему наклонно второму изменяющемуся сегменту 31.

После достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd порогового значения Vd_th, конденсатор С дополнительно заряжается таким образом, что управляющий сигнал Vd поддерживается на более высоком уровне напряжения, чем пороговое значение Vd_th до тех пор, пока включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm не начнет падать. Соответственно, в то время как уровень напряжения управляющего сигнала Vd достигает порогового значения Vd_th, после чего начинает падать включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, задающая цепь 20 продолжает подавать задающий сигнал Vg, т.е. включенный импульс переключающего элемента 4, так что переключающий элемент 4 остается включенным.

Впоследствии, когда включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm падает, переключающий элемент 4 отключается. Позднее предусмотрена зона Т2, как время, в которое отключается сигнал неточного разделения длительности импульса Vm. Таким образом (поскольку заряд, сохраненный в конденсаторе С, быстро разряжается из ПЦОС 17 через диод D3), уровень напряжения управляющего сигнала Vd становится (например) Vd3 ниже, чем Vd2, что оставляет в качестве резервного следующее состояние 1 (зонуТ3). Иными словами, период времени, в течение которого уровень напряжения управляющего сигнала Vd достигает порогового значения Vd_th, после чего падает включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, соответствует времени включения Тх задающего сигнала Vg и одновременно - времени включения переключающего элемента 4.

Группа включенных импульсов сигнала точного разделения длительности импульса Vs формируется при более низкой частоте в зоне Т3, чем в зоне Т1. Соответственно (поскольку напряжение преобразования Vsc, сглаженное НЧФ 40, становится низким), минимальное значение переменной продолжительности Td, требующееся для достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd порогового значения Vd_th, увеличивается в соответствии с тем, как уменьшается уровень напряжения первого изменяющегося сегмента 30 (например, Vd3 ниже, чем Vd2). Иными словами, минимальное значение переменной продолжительности Td изменяется в зависимости от уровня напряжения, существующего во время, когда возрастает включенный импульс сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, и в конечном итоге - от частоты сигнала точного разделения длительности импульса Vs.

В схеме цепи управления интервалом времени 18, изображенной на Фиг.3, за счет регулирования значения сопротивления резистора 13, минимальному значению переменной продолжительности включенного задающего импульсного сигнала Vg может быть задана произвольная величина, более короткая, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, в отличие от сигнала точного разделения длительности импульса Vs, частота которого дискретно изменяется с длительностью синхронизирующего импульса Tclk, определяемой как минимальный единичный интервал времени. Поэтому, даже при увеличении частоты переключений переключающего элемента 4, заранее заданная степень точности выходного напряжения Vo не ухудшается. Когда требуется уменьшить минимальное значение переменной продолжительности Td включенного задающего импульсного сигнала Vg, значение сопротивления резистора R13 может быть уменьшено.

В связи с этим, для выполнения вышеописанной последовательности операций, необходимо выполнение следующего конструктивного требования. Во-первых, в отношении конфигурации ПЦОС 17, время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs и его частоты могут быть изменены любым способом в пределах одной и той же зоны и т.п. (например, зоны Т1). Однако, необходимо, чтобы уровень напряжения преобразования Vsc, сглаженного НЧФ 40, был установлен ниже порогового значения Vd_th, для соблюдения условия Vd_th-Vsc>0. В противном случае, на стадии состояния 1, отсутствует возможность предотвращения роста сигнала неточного разделения длительности импульса Vm. Кроме того, желательно, чтобы сигнал точного разделения длительности импульса Vs формировался таким образом, чтобы изменяющийся сегмент 30 поддерживался на постоянном напряжении, так как минимальное значение переменной продолжительности Td включенного задающего импульсного сигнала Vg является однозначно определяемым.

В качестве модифицированного примера описываемого варианта осуществления изобретения, предусмотрена схема, в которой напряжения преобразования Vsc, Vmc с формами сигналов, изображенными на Фиг.5, вводятся в сумматор 41. В этой схеме, задний фронт задающего сигнала Vg задерживается, поэтому уровни напряжений преобразования Vsc, Vmc достигают каждого из своих максимальных значений при их повышении и затем падают с градиентом, задаваемым цепью управления интервалом времени 18. В этом случае, одновременно с повышением напряжения преобразования Vmc, уровень напряжения управляющего сигнала Vd превышает пороговое значение Vd_th, после чего возрастает задающий сигнал, и затем, когда ниспадающий сегмент 37 управляющего сигнала Vd падает до порогового значения Vd_th, задающий сигнал Vg начинает падать. Чем ближе время преобразования напряжения Vsc, которое изменяется на длительность синхронизирующего импульса Tclk, к времени повышения преобразования напряжения Vmc, тем выше пиковое значение управляющего сигнала Vd во время, когда увеличивается задающий сигнал Vg. Вместе с тем, чем выше пиковое значение управляющего сигнала Vd, тем дольше время, требующееся для того, что уровень напряжения управляющего сигнала Vd упал до порогового значения Vd_th, так, что время включения Тх задающего сигнала Vg удлиняется. Кроме того, здесь, через цепь управления интервалом времени 18, минимальное значение переменной продолжительности времени включения Тх задающего сигнала Vg может быть установлено равным произвольной величине, более короткой, чем длительность синхронизирующего импульса Tclk, посредством соответствующего регулирования степени градиента ниспадающего сегмента 37 управляющего сигнала Vd, полученного суммированием ниспадающих сегментов 35, 36 сигналов преобразования Vsc, Vm.

В описываемом варианте осуществления изобретения, в соответствии с вышеизложенным, предусмотрены задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульсов для формирования задающего сигнала Vg, который является управляющим импульсом, когда входное напряжение превышает пороговое значение Vd_th. Когда сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, например, возрастает для начала его вывода, цепь управления интервалом времени 18 генерирует формирующий импульсный сигнал (управляющий сигнал Vd) для повышения уровня напряжения, зависящего от сигнала точного разделения длительности импульса Vs, при различном заранее заданном градиенте, с наложением генерирующего импульс сигнала на уровень напряжения. Посредством преобразования этого управляющего сигнала Vd во входное напряжение, поступающее на задающую цепь 20, длительность задающего сигнала Vg регулируется в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени. Эта цепь управления интервалом времени 18 снабжена НЧФ 40, служащим в качестве устройства формирования напряжения смещения для создания уровня напряжения, зависящего от сигнала точного разделения длительности импульса Vs во время начала вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm.

Таким образом, НЧФ 40, служащий в качестве устройства формирования напряжения смещения, может, в частности, подавать уровень напряжения («соответствующий некоторому сегменту»), зависящий от сигнала точного разделения длительности импульса Vs, на управляющий сигнал Vd, который является генерирующим импульс сигналом. Поэтому, даже если ПЦОС 17 выдает сигнал точного разделения длительности импульса Vs, состоящий из группы включенных импульсов, различающихся по времени включения или периоду на единичный интервал времени, зависящий от контролируемого выходного напряжения Vo, длительность задающего сигнала Vg может быть точно отрегулирована.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.5, предусмотрена задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульса для формирования задающего сигнала Vg, который является управляющим импульсом, когда входное напряжение превышает заранее заданное пороговое значение Vd_th. Когда начинает подаваться сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, цепь управления интервалом времени 18 формирует управляющий сигнал Vd, служащий в качестве генерирующего импульс сигнала для обеспечения падения уровня напряжения, зависящего от сигнала точного разделения длительности импульса Vs с различным заранее задаваемым градиентом от пикового значения, превышающего пороговое значение Vd_th, при наложении управляющего сигнала Vd на уровень напряжения. Посредством преобразования управляющего сигнала Vd во входное напряжение, подаваемое на задающую цепь 20, длительность задающего сигнала Vg регулируется в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени.

Таким образом, длительность импульса, т.е. время включения Тх задающего сигнала Vg, определяется как управляющим сигналом Vd, поступающим с ПЦОС 17, служащим в качестве устройства вывода переменного сигнала через цепь управления интервалом времени 18, так и пороговым значением Vd_th, задаваемым в задающей цепи 20. Чем дольше время, которое должно пройти от начала вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs до последующего начала вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, тем выше пиковое значение управляющего сигнала Vd во время начала вывода сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, и тем дольше время, требуемое для падения управляющего сигнала Vd до порогового значения Vd_th. Иными словами, за счет изменения времени начала вывода сигнала точного разделения длительности импульса Vs, можно изменять время окончания формирования задающего сигнала Vg, что позволяет точно регулировать длительность задающего сигнала Vg. Соответственно, длительность задающего сигнала Vg может изменяться в приращениях времени, более коротких, чем единичный интервал времени, с помощью пары сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, поступающих с ПЦОС 17, а также порогового значения Vd_th, задаваемого в задающей цепи 20.

Третий вариант

На Фиг.6-7 изображен третий вариант осуществления описываемого изобретения. В конфигурации переключающего стабилизатора, изображенной на Фиг.6, выход сигнала, получаемый компаратором 16, подается не только на ПЦОС 17, но и на устройство регулирования рабочего напряжения 51, которое регулирует уровень рабочего напряжения Vcc, подаваемого на ПЦОС 17, в зависимости от уровня контролируемого выходного напряжения Vo. ПЦОС 17 выдает пару сигналов разделения длительности импульса (сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, сигнал точного разделения длительности импульса Vs) на цепь управления интервалом времени 18, подобно тому, как это происходит в каждом из вышеописанных вариантов осуществления изобретения. Однако здесь, в данном варианте осуществления изобретения, время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs, является постоянным, независимо от уровня выходного напряжения Vo. За счет устройства регулирования рабочего напряжения 51, уровни напряжения во времени включения Ton_m сигнала неточного разделения длительности импульса Vm и во времени включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs изменяются в зависимости от уровня выходного напряжения Vo. Поэтому уровень управляющего напряжения Vd, формируемого в цепи управления интервалом времени 18 на основе сигнала неточного разделения длительности импульса Vm и сигнала точного разделения длительности импульса Vs, также возрастает наклонно с изменением рабочего напряжения Vcc, определяемого как верхний предел. За исключением этих конфигураций, описываемый вариант осуществления изобретения совпадает с первым вариантом осуществления изобретения.

Между тем, в данном варианте осуществления изобретения, по мере прохождения времени, уровень напряжения управляющего сигнала Vd возрастает наклонно и достигает, наконец, значения рабочего напряжения Vcc. Тем не менее, как показано на Фиг.5, это нисколько не мешает уровню напряжения управляющего сигнала Vd достичь верхнего предела одновременно с тем, как сигнал неточного разделения длительности импульса Vm начинает расти, а затем наклонно падает, по мере прохождения времени.

Далее описано поведение вышеупомянутой конфигурации со ссылкой на схемы форм сигналов каждого из отделов, изображенных на Фиг.7. Устройство регулирования рабочего напряжения 51 переменно регулирует рабочее напряжение Vcc, подаваемое на ПЦОС 17, в зависимости от уровня выходного напряжения Vo. Когда выходное напряжение Vo падает, например, рабочее напряжение, поступающее с устройства регулирования рабочего напряжения 51, возрастает, затем уровни напряжения сигнала неточного разделения длительности импульса Vm и сигнала точного разделения длительности импульса Vs также увеличиваются в соответствующих состояниях (см. рабочее напряжение Vcc', изображенное на Фиг.7). Таким образом, в управляющем сигнале Vd, сформированном в цепи управления интервалом времени 18, первый изменяющийся сегмент 30 и второй изменяющийся сегмент 31 также изменяются с ростом рабочего напряжения Vcc, определяемого как верхний предел. После повышения сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, время Td, требуемое для достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd порогового значения Vd_th, сокращается, и поэтому время включения Тх задающего сигнала Vg увеличивается, таким образом, что цепь обратной связи 21 повышает выходное напряжение Vo.

В описываемом варианте осуществления изобретения, в соответствии с вышеизложенным, в цепи обратной связи 21, служащей в качестве генератора импульсов для формирования задающего сигнала Vg, длительность которого изменяется в зависимости от выходного напряжения Vo, предусмотрены задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульса для формирования задающего сигнала Vg, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение Vd_th, устройство регулирования рабочего напряжения 51 для регулирования рабочего напряжения Vcc в зависимости от выходного напряжения, и цепь управления интервалом времени 18 для формирования управляющего сигнала Vd, служащего в качестве генерирующего импульс сигнала для создания наклона в уровне напряжения, с рабочим напряжением Vcc, определенным как верхний предел для регулирования длительности задающего сигнала Vg посредством преобразования управляющего сигнала Vd во входное напряжение.

В этом случае, управляющий сигнал Vd, подаваемый с цепи управления интервалом времени 18 на задающую цепь 20, возрастает или падает наклонно по уровню напряжения с рабочим напряжением Vcc, определяемым как верхний предел. Однако, поскольку рабочее напряжение Vcc изменяется в зависимости от выходного напряжения Vo, даже если управляющий сигнал Vd получается на основе сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, которые изменяются на единичный интервал времени (длительность синхронизирующего импульса Tclk), широтно-импульсное управление для изменения длительности импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, возможно, независимо от единичного интервала времени.

Четвертый вариант

На Фиг.8-9 изображен четвертый вариант осуществления настоящего изобретения. В переключающем стабилизаторе, изображенном на Фиг.8, выходной сигнал, получаемый сравнением компаратора 16, подается не только на ПЦОС 17, но и на устройство регулирования порогового напряжения 52, которое регулирует уровень напряжения порогового значения Vd_th в задающей цепи 20 в зависимости от уровня контролируемого выходного напряжения Vo. ПЦОС 17 выдает пару сигналов разделения длительности импульса (сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, сигнал точного разделения длительности импульса Vs) на цепь управления интервалом времени 18 таким же образом, как это выполняется в первом варианте осуществления изобретения. Однако время включения Ton_s сигнала точного разделения длительности импульса Vs является постоянным, независимо от уровня выходного напряжения Vo. За счет устройства регулирования порогового значения 52, уровень напряжения порогового значения Vd_th в задающей цепи 20 изменяется в зависимости от уровня выходного напряжения Vo. Поэтому, даже если управляющий сигнал Vd, сформированный в цепи управления интервалом времени 18 на основе сигнала неточного разделения длительности импульса Vm и сигнала точного разделения длительности импульса Vs, является постоянным, время включения Тх задающего сигнала Vg изменяется изменением порогового значения Vd_th. За исключением этих конфигураций, описываемый вариант осуществления изобретения совпадает с первым вариантом осуществления изобретения.

Кроме того, в описываемом варианте осуществления изобретения, уровень напряжения управляющего сигнала Vd возрастает наклонно, достигая с течением времени значения рабочего напряжения Vcc. Однако, как показано на Фиг.5, можно без труда добиться достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd верхнего предела одновременно с тем, как сигнал неточного разделения длительности импульса возрастает, а затем наклонно подает с течением времени.

Далее следует описание поведения вышеупомянутой конфигурации, со ссылкой на схемы форм сигналов каждого раздела, представленные на Фиг.9. Устройство регулирования порогового значения 52 переменно регулирует уровень напряжения Vd_th в задающей цепи 20, в зависимости от уровня выходного напряжения Vo. Если выходное напряжение Vo падает, уровень напряжения порогового значения Vd_th в задающей цепи 20 падает (см. пороговое значение Vd_th, изображенное на Фиг.9). Таким образом, даже если тот же управляющий сигнал Vd формируется в цепи управления интервалом времени 18, после того как увеличился сигнал неточного разделения длительности импульса Vm, время Td, требуемое для достижения уровнем напряжения управляющего сигнала Vd порогового значения Vd_th, сокращается за счет понижения уровня напряжения порогового значения Vd_th. Следовательно, время включения Тх задающего сигнала Vg увеличивается, так что цепь обратной связи 21 повышает выходное напряжение Vo.

В описываемом варианте осуществления изобретения, в соответствии с вышеизложенным, в цепи обратной связи 21, служащей в качестве генератора импульсов для формирования задающего импульса Vg, длительность которого изменяется в зависимости от выходного напряжения Vo, предусмотрены задающая цепь 20, служащая в качестве устройства формирования импульсов для формирования задающего сигнала Vg, когда входное напряжение превышает некоторое заранее заданное пороговое значение Vd_th, устройство регулирования порогового напряжения 52 для регулирования уровня напряжения порогового значения Vd_th в зависимости от выходного напряжения Vo и цепь управления интервалом времени 18 для формирования управляющего сигнала Vd, служащего в качестве генерирующего импульс сигнала, в целях обеспечения наклонного возрастания или падения уровня напряжения с течением времени, для регулирования длительности задающего сигнала Vg за счет преобразования управляющего сигнала Vd во входное напряжение.

В этом случае, управляющий сигнал Vd, подаваемый с цепи управления интервалом времени 18 на задающую цепь 20 наклонно возрастает или наклонно падает. Однако уровень напряжения порогового значения Vd_th, задаваемый в задающей цепи 20, изменяется в зависимости от контролируемого выходного напряжения Vo. Поэтому, даже если управляющий сигнал Vd получается на основе сигналов разделения длительности импульса Vm, Vs, которые изменяются на единичный интервал времени (длительность синхронизирующего импульса Tclk), широтно-импульсное управление для изменения длительности импульса в приращениях времени более коротких, чем единичный интервал времени, возможно, независимо от единичного интервала времени.

Между тем, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами его осуществления, и различные модификации возможны при сохранении объема и духа настоящего изобретения. Например, схема цепи управления интервалом времени 18 не ограничена каждым из вариантов осуществления изобретения, поэтому допустима любая схема, которая может использоваться для изменения продолжительности задающего сигнала Vg в приращениях времени более коротких, чем длительность импульса Tclk сигнала точного разделения длительности импульса Vs. Кроме того, хотя в описанных вариантах осуществления изобретения, преимущественно, использованы включенные импульсные сигналы точного разделения длительности импульса Vs и сигнала неточного разделения длительности импульса Vm, использование отключенных импульсов также возможно. Подобным же образом, в отношении управляющего сигнала Vd, уровень напряжения может быть изменен на обратный тому, что изображен на рисунках.

Промышленная применимость. Генератор импульсов, составляющий предмет настоящего изобретения, применим к устройству формирования управляющего импульса, такому как переключающий стабилизатор, шаговый двигатель и т.п., а также применим для решения всех задач, где требуются импульсы, формирование синхронизирующего сигнала для определения управляющих частот систем управления, таких как микрокомпьютер, системные БИС и т.п.