Настройка порога блокировки по пониженному напряжению источника питания Buck
18 сентября 2025
Датчики и измерительные приборы имеют собственный рабочий диапазон напряжения, и только в его пределах система может работать стабильно и надежно. Мы знаем, что верхний порог напряжения можно контролировать с помощью схемы защиты от перенапряжения, но как задается нижний порог? В источниках питания обычно применяется решение Buck + LDO. Минимальное рабочее напряжение определяется функцией UVLO понижающего преобразователя Buck, которая играет роль своего рода «предохранительного шлюза». Это гарантирует, что система работает только тогда, когда входное напряжение выше напряжения UVLO, предотвращая нестабильность последующих каскадов питания и возможный отказ системы из-за слишком низкого входного напряжения.
Блокировка по пониженному напряжению UVLO представляет собой механизм защиты цепи, который контролирует входное напряжение системы. Когда входное напряжение падает ниже заданного порога, UVLO отключает выход источника питания, предотвращая нестабильную работу системы, повреждение компонентов и даже потенциальные риски безопасности, вызванные недостаточным напряжением.
Двухпороговая схема UVLO
Порог запуска (V_START): когда входное напряжение возрастает до этого значения, схема начинает работать, например 6,5 В.
Порог отключения (V_STOP): когда входное напряжение падает до этого значения, схема прекращает работу, например 5 В. Напряжение гистерезиса (HYS): оно предотвращает частые переключения при колебаниях напряжения вблизи порога, например после запуска при 6,5 В отключение произойдет только после снижения до 5 В.
Рассмотрим в качестве примера микросхему понижающего источника питания TPS54561 компании TI. Ее функция UVLO реализуется через вывод EN. Во внутренней структуре присутствуют два ключевых модуля: ① компаратор напряжения, который сравнивает напряжение вывода EN с внутренним порогом, типичное значение V_ENA = 1,2 В; ② источник тока гистерезиса, который формирует ток гистерезиса Ihys = 3,4 мкА для предотвращения частых переключений при колебаниях напряжения.
Согласно техническому описанию, вывод EN микросхемы TPS54561 содержит подтягивающий источник тока I1 = 1,2 мкА, источник тока гистерезиса Ihys = 3,4 мкА и порог V_ENA = 1,2 В для вывода EN. Порог UVLO настраивается с помощью двух резисторов делителя напряжения, как показано в следующей формуле:
Метод настройки UVLO для TPS54561
Используйте внешний делитель напряжения на резисторах, чтобы задать напряжение запуска UVLO V_START и напряжение отключения V_STOP:
Запуск при входном напряжении ≥ 6,5 В, что задается путем добавления шага 1-3 В к целевому выходному напряжению 5 В, здесь 5 В + 1,5 В = 6,5 В.
Отключение при входном напряжении ≤ 5 В, поскольку целевое выходное напряжение равно 5 В.
Шаги расчета:
Рассчитать R1, то есть R_UVLO1:
R_UVLO1 = (V_START — V_STOP) / I_HYS = (6,5V — 5V) / 3,4μA ≈ 442kΩ
Рассчитать R2, то есть R_UVLO2:
R_UVLO2 = (V_ENA * R_UVLO1) / (V_START — V_ENA + I1 * R_UVLO1) ≈ 90,9kΩ
Окончательный результат показан на рисунке ниже:
Функция UVLO действует как сторожевой механизм для системы питания и при аномальном напряжении принимает четкое решение, добавляя защитную блокировку в ваше решение по электропитанию.