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你的手机电量低于1%时会自动关机,避免电池过放损坏——这背后的原理,和电源设计中的欠压闭锁(UVLO)如出一辙。在BUCK电路中,UVLO就像一道“安全门”,只有输入电压足够时才允许系统工作,防止低压导致芯片“过劳死”。
一个好的控制系统,各种工作条件都必须是明确的,什么样的输入对应什么样的输出,也必须是明确的。尤其是工业控制系统,失控导致的损失可能相当严重。
今天,手把手教你用电阻分压器为BUCK电路配置UVLO阈值,让电源设计更可靠!
01
/ UVLO是什么? /
定义:UVLO(Undervoltage Lockout,欠压闭锁)是一种电路保护机制,用于监测系统输入电压。
作用:当输入电压低于设定阈值时,UVLO强制关闭电源输出,避免因电压不足导致系统不稳定、器件损坏甚至安全隐患。
UVLO的双阈值设计
- 启动阈值(V_START):输入电压上升到该值时,电路开始工作(例如6.5V)。
- 关断阈值(V_STOP):输入电压下降到该值时,电路停止工作(例如5V)。
- 滞回电压(HYS):防止电压在阈值附近抖动导致频繁开关(如6.5V启动后,需降至5V才关闭)。
典型应用场景
- 电池供电设备(防止电池过放)
- 工业电源(应对输入电压波动)
- 汽车电子(抑制冷启动/抛负载电压跌落)
02
/ TPS54561 UVLO工作原理 /
TPS54561的UVLO功能通过EN引脚实现,其内部结构包含两个关键模块:
电压比较器:检测EN引脚电压与内部阈值(典型值V_ENA = 1.2V)。
滞回电流源:提供Ihys=3.4μA滞回电流,避免电压抖动导致的频繁开关。
参考规格书,TPS54561 EN引脚包括上拉电流源I1=1.2μA,滞回电流源Ihys=3.4μA,V_ENA = 1.2V(EN引脚阈值)。使用两颗分压电阻配置UVLO阈值,具体公式如下:
03
/ TPS54561 UVLO配置方法 /
通过外部电阻分压网络调整UVLO的启动电压(V_START)和关断电压(V_STOP):
设计目标:
输入电压≥6.5V时启动(在输出电压目标值5V的基础上增加1~3V的step,这里是5V+1.5V=6.5V)
输入电压≤5V时关闭(因为输出电压目标值是5V)
计算步骤:
计算R1/R_UVLO1:
R_UVLO1 = (V_START - V_STOP) / I_HYS
= (6.5V - 5V) / 3.4μA ≈ 442kΩ
计算R2/R_UVLO2:
R_UVLO2 = (V_ENA * R_UVLO1) / (V_START - V_ENA - I1*R_UVLO1)
≈ 90.9kΩ
04
/ 关键设计注意事项 /
电阻精度:选择1%精度的电阻,避免阈值漂移。
功耗权衡:分压电阻不宜过小(典型值100k~1MΩ),避免静态电流过大。
EN引脚保护:当VIN>9V时,EN引脚内部齐纳钳位(5.8V)可能激活,需确保分压后电压≤5.8V。
05
/ 小结 /
UVLO如同电源系统的“看门狗”,在电压异常时果断行动。掌握TPS54561的UVLO设计,为您的电源方案加上一把“安全锁”!
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