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欠壓電路工作原理

來源: elecfans
2020-11-04
類別:基礎(chǔ)知識
eye 26
文章創(chuàng)建人 拍明

原標題:欠壓電路工作原理

欠壓電路(Under-Voltage Lockout, UVLO)是電源管理中的關(guān)鍵保護功能,用于防止電源電壓低于安全閾值時設(shè)備誤動作或損壞。其核心原理是通過電壓比較器監(jiān)測輸入電壓,當電壓低于設(shè)定閾值時,觸發(fā)保護機制(如切斷輸出、報警或復位)。


一、欠壓電路的基本組成

  1. 電壓采樣電路

    • 電阻分壓網(wǎng)絡:將輸入電壓按比例分壓,供比較器檢測。

    • 濾波電容:減少采樣電壓的噪聲干擾。

  2. 電壓比較器

    • 基準電壓源:提供穩(wěn)定的參考電壓(如1.2V)。

    • 比較邏輯:當采樣電壓低于基準電壓時,輸出低電平信號。

  3. 延遲電路(可選)

    • RC延遲網(wǎng)絡:防止電壓瞬態(tài)波動誤觸發(fā)保護。

    • 作用:確保電壓低于閾值一段時間后才觸發(fā)保護。

  4. 控制與執(zhí)行電路

    • 邏輯門:根據(jù)比較器輸出信號控制電路狀態(tài)。

    • 執(zhí)行機構(gòu):如MOSFET開關(guān)、繼電器或復位電路。


二、工作原理

  1. 正常工作狀態(tài)

    • 輸入電壓高于閾值時,采樣電壓大于基準電壓,比較器輸出高電平。

    • 執(zhí)行電路保持開啟,設(shè)備正常工作。

  2. 欠壓觸發(fā)

    • 輸入電壓低于閾值時,采樣電壓小于基準電壓,比較器輸出低電平。

    • 執(zhí)行電路關(guān)閉,切斷輸出或觸發(fā)復位。

  3. 延遲保護

    • 若電壓瞬態(tài)下降但迅速恢復,延遲電路可避免誤觸發(fā)。

    • 電壓穩(wěn)定低于閾值時,延遲時間結(jié)束后觸發(fā)保護。


三、典型應用場景

  1. 電源管理芯片

    • 如TPS53355、LM2596等,內(nèi)置UVLO功能,防止電源電壓不足時芯片損壞。

  2. 電池供電系統(tǒng)

    • 防止電池過放導致設(shè)備損壞,如手機、筆記本電腦。

  3. 工業(yè)控制系統(tǒng)

    • 確保關(guān)鍵設(shè)備在電壓異常時安全關(guān)閉,避免誤動作。

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四、設(shè)計要點

  1. 閾值選擇

    • 根據(jù)設(shè)備需求設(shè)定閾值,如電池供電系統(tǒng)常設(shè)為3.0V-3.3V。

  2. 延遲時間

    • 避免瞬態(tài)電壓波動誤觸發(fā),延遲時間通常為幾十毫秒至幾百毫秒。

  3. 功耗優(yōu)化

    • 采用低功耗比較器和分壓電阻,減少待機功耗。

  4. 溫度補償

    • 考慮溫度對基準電壓的影響,確保閾值穩(wěn)定。


五、示例:TPS53355的UVLO功能

  • 閾值電壓

    • 開啟閾值:約1.2V(內(nèi)部基準電壓)。

    • 關(guān)閉閾值:低于開啟閾值時觸發(fā)保護。

  • 工作原理

    • 當輸入電壓低于1.2V時,TPS53355關(guān)閉輸出,防止芯片損壞。

    • 電壓恢復后,芯片自動重啟。


六、總結(jié)

欠壓電路通過電壓比較延遲控制,確保設(shè)備在電壓異常時安全關(guān)閉,避免損壞。設(shè)計時需關(guān)注閾值選擇、延遲時間和功耗優(yōu)化,以滿足不同應用場景的需求。


責任編輯:David

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標簽: 欠壓電路

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