Обоснование выбора числа уровней преобразования напряжения в структуре источника питания для систем на кристалле

15. Vorob'eva E.Yu., Karpenko A.P., Seliverstov E.Yu. Ko-gibridizatsiya algoritmov roya chastits [Co-hybridization of particle swarm algorithms], Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education. MGTU them. N.E. Bauman], 2012, No. 4. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=18126595.

16. Agasiev T.A., Karpenko A.P. Sovremennye tekhniki global'noy optimizatsii [Modern technology of global optimization], Informatsionnye tekhnologii [Information technologies], 2018, No. 6, pp. 370-386. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=35154610.

17. Wang X. Hybrid nature-inspired computation method for optimization: Doctoral Dissertation. Helsinki University of Technology, TKK Dissertations, Espoo 2009, 161 p.

18. Blum C., Roli A. Metaheuristics in combinatorial optimization: overview and conceptual comparison, ACM computing surveys, 2003, No. 35, pp. 268-308.

19. Lebedev V.B. Postroenie kratchayshikh svyazyvayushchikh setey na osnove roevogo intellekta [Construction of the shortest connecting networks on the basis of swarm intelligence], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2011, No. 7 (120), pp. 37-44.

20. Sha D.Y. and Cheng-Yu. A hybrid particle swarm optimization for job shop scheduling problem, Computers & Industrial Engineering, 2006, pp. 791-808.

21. OR-Library is collection of test data for a variety of OR problem. Available at: http://mscmga.ms.ic.ac.uk.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор А.В. Чернов.

Веселов Геннадий Евгеньевич - Южный федеральный университет; e-mail: gev@sfedu.ru; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 89043496401; Институт компьютерных технологий и информационной безопасности; директор.

Лебедев Борис Константинович - e-mail: lebedev.b.k@gmail.com; тел.: 89282897933; кафедра систем автоматизированного проектирования; профессор.

Лебедев Олег Борисович - e-mail: lebedev.ob@mail.ru; тел.: 89085135512; кафедра систем автоматизированного проектирования; доцент.

Veselov Gennady Evgenievich - Southern Federal University; e-mail: gev@sfedu.ru; 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia; phone: +79043496401;

Institute of Computer Technology and Information Security; director.

Lebedev Boris Konstantinovich - e-mail: lebedev.b.k@gmail.com; phone: +79282897933; the department of computer aided design; professor.

Lebedev Oleg Borisovich - e-mail: lebedev.ob@mail.ru; phone: +79085135512; the department of computer aided design; associate professor.

УДК 621.383 DOI 10.23683/2311-3103-2019-5-193-203

Л.К. Самойлов, А.А. Жук

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЧИСЛА УРОВНЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В СТРУКТУРЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ

НА КРИСТАЛЛЕ*

Традиционная структура источника питания имеет три уровня: выпрямитель; корректор коэффициента мощности (ККМ); импульсный изолированный DC/DC источник. Такая структура не может использоваться в источнике питания для систем на кристалле (СнК) по двум основным причинам:1) в СнК нельзя разместить электролити-

* Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 16-19-00122-П).

ческие конденсаторы (ЭК), а также керамические конденсаторы (КК) большой емкости; 2) возникают трудности при реализации импульсного высокочастотного трансформатора DC/DC источника с требуемым коэффициентом трансформации. В работе показано, что введение в структуру четвертого уровня на основе линейных стабилизаторов без выходных электролитических конденсаторов (NoCap) устраняет первую причину, но требования на коэффициент трансформации остаются прежними. Это связано с тем, что стабилизаторы типа NoCap имеют нестандартные входные напряжения, которые мало отличаются от выходных (разница составляет 100-200 mB). Такое условие питания стабилизаторов типа NoCap можно выполнить введением в структуру дополнительного пятого уровня в виде неизолированного импульсного многовыходного DC/DC источника питания. Основная часть неизолированного DC/DC источника пятого уровня может размещаться в СнК, а необходимый для его работы дроссель будет навесным элементом. В работе дается обоснование необходимости введения шестого уровня структуры в виде импульсного DC/DC источника, который обеспечит безопасное напряжение для кристалла СнК и облегчит требования на трансформаторы системы. К. В статье показано, что эффективное использование стабилизаторов типа NoCap возможно только при выполнении достаточно жестких условий на стабильность их входных напряжений.

Источник питания; система на кристалле; линейные стабилизаторы; импульсный DC/DC преобразователь.

L.K. Samoilov, A.A. Zhuk

THE MOTIVATION OF THE CHOICE OF THE TRANSFORMATION LEVEL NUMBER OF THE VOLTAGE IN STRUCTURE POWER SOURCE FOR SYSTEMS ON CRYSTAL

The Traditional structure power source has three levels: rectifier; the patch of the factor to powers (KKM); pulsed insulated DC/DC source. Such structure can be not used in power source for systems on crystal (SoC) on two main reasons:1) in SNK it is impossible place the electrolytic capacitors (EK), as well as ceramic capacitors (KK) to big capacity; 2) appear the difficulties at realization of the pulsed radio-frequency transformer DC/DC source with required turn ratio. In work is shown that introduction to structure fourth level on base linear stabilizer without output electrolytic capacitor (NoCap) avoids the first reason, but requirements on turn ratio remain former. This is connected with that that stabilizers of the type NoCap have a non-standard input voltages, which little differ from output (the difference forms 100-200 mB). In work is given motivation to need of the introduction fifth and sixth level of the structure in the manner of pulsed DC/DC sources. The Main part DC/DC source fifth level can take seats with SNK, but required for his work choke will be an outboard element SoC. In article is shown that efficient use stabilizers type NoCap possible only when performing it is enough hard conditions on stability their input voltages.

The Power source; crystal system; the linear stabilizers; pulsed DC/DC converter.

Введение. Традиционная структура источника питания имеет три уровня [1, 5]: выпрямитель; корректор коэффициента мощности (ККМ); импульсный изолированный DC/DC источник. Выходные напряжения такой структуры не могут использоваться в источнике питания для систем на кристалле (СнК) по двум основным причинам:1) в СнК нельзя разместить электролитические конденсаторы (ЭК), а также керамические конденсаторы (КК) большой емкости [2, 3]; 2) возникают трудности при реализации импульсного высокочастотного трансформатора DC/DC источника с требуемым коэффициентом трансформации [1, 6, 8].

Для устранения первой причины в самой СнК обычно размещаются специализированные модули питания.

Различают четыре вида источников питания, размещаемых в СнК [8]:

1) непрерывные (линейные) стабилизаторы с малым падением напряжения между входом и выходом (LDO - LowDropOut);

2) безконденсаторные непрерывные (линейные) стабилизаторы (№Сар);

3) №Сар и LDO с цифровой обратной связью.

Стабилизаторы типа LDO

Функциональная схема [7] LDO стабилизатора приведена на рис. 1.

На входе ОУ происходит сравнение опорного напряжения ( оп) с выходным ( ВЫх).

На регулирующем элементе (РЭ) происходит падение напряжения. Величина этого напряжения РЭ ^ г орои равна разности:

РЭ пит вых.

Рис. 1. Функциональная схема LDO стабилизатора

Стабилизаторы этого вида имеют на выходе навесные электролитические конденсаторы (ЭК) и керамические конденсаторы (КК), которые размещаются на печатной плате. LDO стабилизаторы требуют на входе стабильное нестандартное напряжение. LDO стабилизатор может быть выполнен в виде микросхемы и в СнК с навесными ЭК, КК.

Стабилизатор может носить имя «LDO» если величина РЭ будет небольшой. Обыгчно это значение лежит в пределах 100-200 тВ.

Обратим внимание, что нестабильность напряжения питания пит ухудшает этот показатель, т.к. условие (1) должно выполняться при минимуме напряжения питания ( ми1):

мин ^ _

пит ^ вых оп ^ •

В тоже самое время напряжение РЭ (1) должно оцениваться при максимальном значении напряжения питания ( ми*).

Если на стабилизатор типа LDO возложить задачу стабилизации выходного напряжения при больших колебаниях входного, то никакого «малого падения напряжения» не получится.

Для улучшения основных характеристик стабилизаторов типа LDO чаще всего используют два приема [9, 10, 12, 14, 16-20]:

♦ постановка дополнительного усилителя в цепь обратной связи;

♦ использование трех усилителей сравнения.

Постановка дополнительного усилителя в цепь обратной связи улучшает основные характеристики стабилизаторов. На рис. 2 показана структурная схема стабилизатора с дополнительным усилителем.

R4

R3

С1 Rh

Рис. 2. Структурная схема стабилизатора LDO типа с дополнительным

усилителем

Хорошие результаты получаются при использовании трех ОУ в цепи обратной связи (рис. 3).

U

ига

Rh

Рис. 3. Структурная схема стабилизатора LDO типа с тремя усилителями

Стабилизаторы типа NoCap

Рассмотренные выше линейные стабилизаторы LDO типа имеют выходной конденсатор СН, в задачу которого входит фильтрация высокочастотных выбросов выходного напряжения.

Природа этих выбросов имеет три составляющие:

♦ усилитель ошибки не успевает отработать резкие изменения входного и выходного напряжения;

♦ высокочастотные сигналы входного напряжения проходят на выход стабилизатора;

♦ в стабилизаторе возникают колебания за счет положительной обратной связи через паразитные конденсаторы.

В возникновении паразитных колебаний принимает участие и сам выходной электролитический конденсатор СН, который ставится с целью уменьшения выбросов. Конденсатор имеет сопротивление ESR, участвующее в создании высокочастотной положительной обратной связи, которая в ряде случаев может приводить к возникновению паразитных колебаний.

Электролитический конденсатор СН имеет большие размеры, не может быть

изготовлен в технологическом цикле производства полупроводниковых приборов и поэтому представляет большую проблему при его установке даже на печатную плату, не говоря уже о системе на кристалле (СнК).

Разработка стабилизаторов типа №Сар, которые стоят в самой СнК и не имеют выходных электролитических конденсаторов большой емкости, является важной схемной и технологической задачей.

Но эту задачу создания безконденсаторных стабилизаторов не стоит понимать буквально. Слово «безконденсаторный» относится к электролитическому конденсатору большой емкости. Анализ литературных источников говорит о том, что на практике на выходе стабилизаторов всегда стоит конденсатор. И чем больше его емкость, тем лучше для системы. Это может быть пленочный конденсатор в сотни пФ или навесной безиндукционный танталовый конденсатор в 0,5 мкФ.

Стабилизаторы №Сар фактически являются быстродействующим вариантом LDO стабилизаторов [7]. Стабилизаторы этого типа используют пленочные конденсаторы (ПК) и иногда КК. Они могут быть выполнены в виде микросхемы и в СнК без навесных элементов.

Уменьшить величину емкости выходного конденсатора стабилизатора можно путем расширения полосы пропускания контура обратной связи и устранения паразитных цепей положительной обратной связи.

Для расширения полосы пропускания используются современные высокочастотные транзисторы и корректирующие цепи, которые расширяют полосу пропускания контура обратной связи.

В литературе, посвященной анализу и проектированию №Сар стабилизаторов, этот прием обозначают как «компенсация Миллера» [9-11, 13, 15, 21, 22].

На структурной схеме рис. 4. показаны цепи обратной связи линейного стабилизатора, осуществляющие компенсацию влияния паразитных элементов двухкаскадного усилителя сигнала ошибки (конденсаторы С2 и С3).

Рис. 4. Функциональная схема источника питания с компенсацией влияния

паразитных элементов

NoCap и LDO с цифровой обратной связью

Источники питания этого типа являются стабилизаторами с малым током покоя ). Фактически, это ток, который потребляет стабилизатор при токе

нагрузки, равном нулю. Ток /пок определяется цепями формирования опорного напряжения и обратной связи. При работе стабилизаторов от аккумуляторов этот ток часто является основной причиной быстрого разряда аккумулятора. Существуют специальные варианты схемных решений стабилизаторов с малым , которые имеют цифровую обратную связь.

Но постановка непрерывных стабилизаторов NoCap и LDO_не устраняет вторую причину: требования на коэффициент трансформации остаются прежними. Это связано с тем, что стабилизаторы типа NoCap имеют нестандартные входные напряжения, которые мало отличаются от выходных (разница составляет 100-200 mB).

Основной задачей настоящей работы является логическое обоснование числа уровней системы питания для СнК на основании особенностей существующих вариантов источников питания.

3-х уровневая традиционная система питания радиоэлектронных устройств. Традиционная система питания имеет в своем составе [1] выпрямитель, корректор коэффициента мощности и изолирующий импульсный DC/DC преобразователь. Структурная схема 3-х уровневой системы питания приведена на рис. 5.

Сеть

Рис. 5. Структурная схема 3-х уровневой системы питания

Корректор коэффициента мощности (ККМ) имеет на своем выходе неизолированное от сети напряжение в 380В. Импульсный DC/DC формирует на своих выходах необходимые изолированные от сети напряжения.

На выходах импульсного DC/DC стоят электролитические и керамические конденсаторы, которые не могут быть размещены в СнК.

Типичные стандартные напряжения электронной компонентной базы СнК имеют следующий ряд: 0,6В, 1,0В,1,5В; 3,0В; 3,3В;5,0В;10,0В.

Изолирующий импульсный DC/DC преобразователь имеет высокочастотный трансформатор для гальванического разделения и понижения выходного напряжения.

Нетрудно подсчитать, что, например, для 1,0В выходного напряжения коэффициент трансформации трансформатора изолирующего импульсного DC/DC преобразователя должен быть примерно равен 380. Это означает, что число витков первичной обмотки трансформатора DC/DC преобразователя должно быть больше или равно 380. Такое число витков нереально при рабочих частотах преобразователя в сотни кГц. Тем более такое число витков нереально при рабочих частотах импульсного преобразователя в единицы и десятки мГц, которые используются в современных импульсных источниках питания.

4-х уровневая система питания радиоэлектронных устройств с использованием NoCap и LDO на нижнем уровне. Для исключения необходимости размещения электролитических и керамические конденсаторов в состав СнК включают непрерывные источники типа NoCap и LDO. В этом случае система питания становится 4-х уровневой (рис. 6).

4-х ступенчатая система питания, структурная схема которой приведена на рисунке 6, не устраняет все недостатки 3-х ступенчатой структура рис. 5. Это связано с тем, что перепад напряжений импульсного DC/DC преобразователя в структуре рис. 6 остался практически таким же, как и в 3-х ступенчатой системе питания, приведенной на рис. 5.

Это говорит о том, что структура реального источника питания для СнК должна иметь не менее 5 уровней.

Сеть

Рис. 6. Структурная схема четырехступенчатой системы питания

5-ти уровневая система питания радиоэлектронных устройств с использованием ^Сар и LDO на нижнем уровне. Основной задачей вводимого пятого уровня является получение напряжения, необходимого для оптимальной работы №Сар источников, размещаемых в СнК.

Структурная схема 5-ти уровневой системы питания для СнК приведена на рис. 7.

Сеть

Рис. 7. Структурная схема 5-ти уровневой системы питания для СнК

Как правило, на 4-м уровне используют многовыходной неизолированный импульсный DC/DC преобразователь на основе одного дросселя в виде навесного элемента [8]. Структурная схема многовыходного источника питания 4-го уровня с использованием одного дросселя приведена на рис. 8.

На рис. 8 введены следующие обозначения: Vout3 - выходное напряжение 3-го уровня системы питания, приведенной на рис. 7.; V0 t - i-е выходное напряжение источника 4-го уровня; Vr^ - опорное напряжение, определяющее величину V0 ¿.

Выходное напряжение третьего уровня Vout3 поступает на многовыходной импульсный DC/DC преобразователь, который управляется ШИМ-контроллером питания. В источнике питания рис. 8 транзисторы 7\, Т2 и дроссель L ДР формируют импульс напряжения, из которого с помощью ШИМ - контроллера и транзисторов Т3, Т4 «вырезаются» импульсы, длительность которых определяется заданными с помощью выходными напряжениями.

Источник питания 4-го уровня может быть частью СнК, за исключением , который устанавливается как внешний навесной элемент.

Vob

Рис. 8. Структурная схема многовыходного источника питания 4-го уровня с использованием одного дросселя

Потенциальные причины введения 6-го уровня питания. Анализ структурной схемы рис.8 позволяет найти потенциальные недостатки предлагаемой структуры, которые вызовут затруднения при её реализации.

Во-первых, перепад напряжения на 3-м уровне импульсного DC/DC преобразователя все ещё большой (19 раз). Это может привести к появлению проблем при реализации импульсного трансформатора DC/DC преобразователя, о которых говорилось раннее при обосновании введения 5-го уровня.

Во-вторых, подача напряжения в 20В на СнК может быть причиной конструкторских и технологических проблем при реализации разрабатываемой системы.

Выходом из этого положения является введение 6-го уровня в виде неизолированного импульсного DC/DC преобразователя. На рис. 9 показано предлагаемое распределение напряжений каждого уровня.

5-й уровень

Рис. 9. Структурная схема 6-ти уровневой системы питания для СнК

Основные выводы. Лучшим вариантом для СнК является размещение на самом кристалле экономичных и технологичных модулей питания типа NoCap. Но эффективное использование модулей NoCap требует от системы питания подготовки их индивидуального нестандартного входного напряжения. Это является причиной введения уровня с многовыходным неизолированным импульсным DC/DC преобразователем на основе одного дросселя в виде навесного элемента. Необходимость понижения высокого выходного напряжения ККМ перед его использованием в СнК и конструктивные трудности изготовления высокочастотных импульсных трансформаторов с большим коэффициентом трансформации являются основной причиной введения двух уровней понижения напряжения с использованием импульсных DC/DC преобразователей. Таким образом, система питания становится 6-ти уровневой.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование: пер. с англ. - К.: МК-Пресс, 2005. - 288 с. - ISBN 986-8806-01-8.

2. Chenchang Zhan, Wing-Hung Ki. Output-Capacitor-Free Adaptively Biased Low-Dropout Regulator for System-on-Chips // IEEE Transactions on circuits and sestems-I. - May 2010.

- Vol. 57, No. 5.

3. Chu Y.C. and Chang-Chien L.R. Digitally controlled low-dropout regulator with fast-transient and autotuning algorithms // IEEE Transactions on Power Electronics. - Sept. 2013.

- Vol. 28, No. 9. - P. 4308-4317.

4. Ромадина И. LDO - стабилизаторы напряжения ON Semi. Выбор и применение // Электронные компоненты. - 2011. - № 2.

5. Самойлов Л.К. Источники питания. Устройства формирования служебного напряжения. Депонированная рукопись № 1066-В2006 16.08.2006.

6. Самойлов Л., Середжинов Р. Анализ процессов в источниках служебного питания за счет выходных каскадов двухтактных прямоходовых импульсных преобразователей // Силовая электроника. - 2008. - № 16. - С. 80-84.

7. Leung W.Y., Man T.Y., Chan W.T., and Chan M. A high precision, output-capacitor-free low-dropout regulator for system-on-chip design // IEEE International Symp. on Circuits and Systems. - May 2008. - P. 2242-2245.

8. Shi C., Walker B.C., Zeise E., Hu B., and McAllister G.H. A highly integrated power management IC for advanced mobile applications // IEEE J. Solid-State Circuits. - Aug. 2007.

- Vol. 42, No. 8. - P. 1723-1731.

9. Ming, X., Li, Q., Kun Zhou, Z., et al. An ultrafast adaptively biased capacitorless LDO with dynamic charging control // IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs. - Jan. 2012. - Vol. 59, No. 1. - P. 40-44.

10. Aminzaden H., Serdijn W. Low-dropout regulators: Hybrid-cascode compensation to improve stability in nano-scale CMOS technologies // In: Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems. - May 2011. - P. 2293-2296.

11. Robert J. Milliken, Jose Silva-Martunez. Full On-Chip CMOS Low-Dropout Voltage Regulator // IEEE transactions on circuits and systems-I: Regular papers. - September 2007.

- Vol. 54, No. 9.

12. Patounakis G., Li Y.W., and Shepard K. A fully integrated on-chip DC-DC conversion and power management system // IEEE J. Solid-State Circuits. -Mar. 2004. - Vol. 39, No. 3.

- P. 443-451.

13. Leung K.N. and Mok P.K.T. A capacitor-free CMOS low-dropout regulator with damping-factor-control frequency // IEEE J. Solid-State Circuits. - Oct. 2003. - Vol. 37, No. 10.

- P. 1691-1701.

14. Gupta V., Rincon-Mora G., and Raha P. Analysis and design of monolithic, high PSR, linear regulators for SoC applications // in Proc. IEEE Int. Syst. Chip Conf. , Santa Clara, CA, Sep. 2004. - P. 311-315.

15. Rincon-Mora G.A. and Allen P.E. A low-voltage, low quiescent current, low drop-out regulator // IEEE J. Solid-State Circuits. - Jan. 1998. - Vol. 33, No. 1. - P. 36-44.

16. Man T.Y., Leung K.N., Leung C.Y., Mok P.K.T., and Chan M. Development of single-transistor-control LDO based on flipped voltage follower for SoC // IEEE Tran. Circuits and Systems I, Reg. Papers. - Jun. 2008. - Vol. 55. - P. 1392-1401.

17. Lau S-K., Mok P.K.T. and Leung K.N. A low-dropout regulator for SoC with Q-reduction // IEEE J. Solid-State Circuits. - Mar. 2007. - Vol. 42, No. 3. - P. 658-664.

18. Leung W.Y., Man T.Y., Chan W.T., and Chan M. A high precision, output-capacitor-free low-dropout regulator for system-on-chip design // IEEE International Symposium on Circuits and Systems. - May 2008. - P. 2242-2245.

19. Hoon S.K., Chen S., Maloberti F., Chen J., and Aravind B. A Low Noise, High Power Supply Rejection Low Dropout Regulator for Wireless System-on-Chip Applications // in Proc.IEEE Custom Integr.Circuits Conf. - Sept. 2005. - P. 759-762.

20. Peter Hazucha, Tanay Karnik, Bradley A. Bloechel, Colleen Parsons, David Finan, and Shekhar Borkar. Area-Efficient Linear Regulator With Ultra-Fast Load Regulation // IEEE J. Solid-State Circuits. - April 2005. - Vol. 40. - P. 933-940.

21. Leung K.N. and Mok P.K. T. Analysis of multistage amplifier-Frequency compensation // IEEE Trans on Circuits Syst. I. - Sept. 2001. - Vol. 48. - P. 1041-1056.

22. Leung K.N. and Mok P.K.T. A capacitor-free CMOS low-dropout regulator with damping-factor-control frequency compensation // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2003. - No. 38 (10). - P. 1691-1702.

REFEHENCES

1. Braun M. Istochniki pitaniya. Raschet i konstruirovanie [Power supply]: transl. from engl. K: MK-Press, 2005, 288 p. ISBN 986-8806-01-8.

2. Chenchang Zhan, Wing-Hung Ki. Output-Capacitor-Free Adaptively Biased Low-Dropout Regulator for System-on-Chips, IEEE Transactions on circuits and sestems-I, May 2010, Vol. 57, No. 5.

3. Chu Y.C. and Chang-Chien L.R. Digitally controlled low-dropout regulator with fast-transient and autotuning algorithms, IEEE Transactions on Power Electronics, Sept. 2013, Vol. 28, No. 9, pp. 4308-4317.

4. Romadina I. LDO - stabilizatory napryazheniya ON Semi. Vybor i primenenie [LDO-voltage stabilizers on Semi. Selection and application], Elektronnye komponenty [Electronic component], 2011, No. 2.

5. Samoylov L.K. Istochniki pitaniya. Ustroystva formirovaniya sluzhebnogo napryazheniya. Deponirovannaya rukopis' № 1066-V2006 16.08.2006 [Power supply. The device of the formation of the utility voltage. Deposited manuscript No. 1066-B2006 16.08.2006].

6. Samoylov L., Seredzhinov R. Analiz protsessov v istochnikakh sluzhebnogo pitaniya za schet vykhodnykh kaskadov dvukhtaktnykh pryamokhodovykh impul'snykh preobrazovateley [Analysis of processes in service power sources due to output stages of push-pull forward pulse converters], Silovaya elektronika [Power electronics], 2008, No. 16, pp. 80-84.

7. Leung W.Y., Man T.Y., Chan W.T., and Chan M. A high precision, output-capacitor-free low-dropout regulator for system-on-chip design, IEEE International Symp. on Circuits and Systems, May 2008, pp. 2242-2245.

8. Shi C., Walker B.C., Zeise E., Hu B., and McAllister G.H. A highly integrated power management IC for advanced mobile applications, IEEE J. Solid-State Circuits, Aug. 2007, Vol. 42, No. 8, pp. 1723-1731.

9. Ming, X., Li, Q., Kun Zhou, Z., et al. An ultrafast adaptively biased capacitorless LDO with dynamic charging control, IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, Jan. 2012, Vol. 59, No. 1, pp. 40-44.

10. Aminzaden H., Serdijn W. Low-dropout regulators: Hybrid-cascode compensation to improve stability in nano-scale CMOS technologies, In: Proc. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems, May 2011, pp. 2293-2296.

11. Robert J. Milliken, Jose Silva-Martunez. Full On-Chip CMOS Low-Dropout Voltage Regulator, IEEE transactions on circuits and systems-I: Regular papers, September 2007, Vol. 54, No. 9.

12. Patounakis G., Li Y. W., and Shepard K. A fully integrated on-chip DC-DC conversion and power management system, IEEE J. Solid-State Circuits, Mar. 2004, Vol. 39, No. 3, pp. 443-451.

13. Leung K.N. and Mok P.K.T. A capacitor-free CMOS low-dropout regulator with damping-factor-control frequency, IEEE J. Solid-State Circuits, Oct. 2003, Vol. 37, No. 10, pp. 1691-1701.

14. Gupta V., Rincon-Mora G., and Raha P. Analysis and design of monolithic, high PSR, linear regulators for SoC applications, in Proc. IEEE Int. Syst. Chip Conf. , Santa Clara, CA, Sep. 2004, pp. 311-315.

15. Rincon-Mora G.A. and Allen P.E. A low-voltage, low quiescent current, low drop-out regulator, IEEE J. Solid-State Circuits, Jan. 1998, Vol. 33, No. 1, pp. 36-44.

16. Man T.Y., Leung K.N., Leung C.Y., Mok P.K.T., and Chan M. Development of single-transistor-control LDO based on flipped voltage follower for SoC, IEEE Tran. Circuits and Systems I, Reg. Papers, Jun. 2008, Vol. 55, pp. 1392-1401.

17. Lau S-K., Mok P.K.T. and Leung K.N. A low-dropout regulator for SoC with Q-reduction, IEEE J. Solid-State Circuits, Mar. 2007, Vol. 42, No. 3, pp. 658-664.

18. Leung W.Y., Man T.Y., Chan W.T., and Chan M. A high precision, output-capacitor-free low-dropout regulator for system-on-chip design, IEEE International Symposium on Circuits and Systems, May 2008, pp. 2242-2245.

19. Hoon S.K., Chen S., Maloberti F., Chen J., and Aravind B. A Low Noise, High Power Supply Rejection Low Dropout Regulator for Wireless System-on-Chip Applications, in Proc.IEEE Custom Integr.Circuits Conf., Sept. 2005, pp. 759-762.

20. Peter Hazucha, Tanay Karnik, Bradley A. Bloechel, Colleen Parsons, David Finan, and Shekhar Borkar. Area-Efficient Linear Regulator With Ultra-Fast Load Regulation, IEEE J. Solid-State Circuits, April 2005, Vol. 40, pp. 933-940.

21. Leung K.N. and Mok P.K.T. Analysis of multistage amplifier-Frequency compensation, IEEE Trans on Circuits Syst. I, Sept. 2001, Vol. 48, pp. 1041-1056.

22. Leung K.N. and Mok P.K.T. A capacitor-free CMOS low-dropout regulator with damping-factor-control frequency compensation, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2003, No. 38 (10), pp. 1691-1702.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Я.Е. Ромм.

Самойлов Леонтий Константинович - Южный федеральный университет; e-mail: lksamoilov@sfe u.ru; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел./факс: 88634371638; кафедра информационных измерительных технологий и систем; д.т.н.; профессор.

Жук Алексей Андреевич - Донской государственный технический университет; e-mail: alexey.zhuk96@mail.ru; 346500, г. Шахты, ул. Шевченко, 147; тел. 89185880301; кафедра информационных систем и радиотехники; аспирант.

Samoilov Leontii Konstantionovich - South Federal University; e-mail: lksamoilov@sfedu.ru; 44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371638; tру department of information measuring technologies and systems; dr, of eng. sc.; professor.

Zhuk Alexey Andreevich - Don State Technical University; e-mail: alexey.zhuk96@mail.ru; 346500, Shakhty, 147, Shevchenko street; phone: +79185880301; the department of information systems and radio engineering; postgraduate student.

УДК 681.51 DOI 10.23683/2311-3103-2019-5-203-213

Е.Н. Обухова

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АСТАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВНЕШНИХ ВОЗМУЩЕНИЙ

Существенное расширение функциональных возможностей пневматического привода, обеспечивающего работу различного технологического оборудования, достигается за счет введения в пневматическую систему точной организации управления ее элементами. Однако, несмотря на современное развитие методов теории автоматического управления, нашедших свое применение в различных технических областях и сферах науки, задача син-