传感器和仪器都有其工作电压范围,只有在此电压范围内,系统才能稳定可靠地运行。我们知道高压阈值可以通过过压保护电路来控制,但低压阈值是如何定义的呢?电源通常采用降压型 (BUCK) + 低压差线性稳压器 (LDO) 方案。最低工作电压由降压型电路的欠压锁定 (UVLO) 功能确定,该功能起到“安全门”的作用。这确保系统仅在输入电压高于 UVLO 电压时才工作,从而防止下游电源不稳定,并避免因输入电压过低而导致系统故障。
欠压锁定 (UVLO) 是一种电路保护机制,用于监控系统的输入电压。当输入电压低于设定的阈值时,UVLO 会关闭电源输出,从而防止因电压不足导致的系统不稳定、元件损坏甚至安全隐患。
UVLO双阈值设计
启动阈值 (V_START):当输入电压上升到此值时,电路开始工作(例如,6.5V)。
关断阈值 (V_STOP):当输入电压降至此值时,电路停止工作(例如,5V)。迟滞电压 (HYS):这可以防止阈值附近电压波动引起的频繁开关(例如,从 6.5V 启动后,电压必须降至 5V 才会关断)。
以德州仪器 (TI) 的 TPS54561 降压电源芯片为例。其欠压锁定 (UVLO) 功能通过 EN 引脚实现。其内部结构包含两个关键模块:① 电压比较器:用于检测 EN 引脚电压是否高于内部阈值(典型值 V_ENA = 1.2V)。② 滞后电流源:提供 Ihys = 3.4μA 的滞后电流,以防止电压波动引起的频繁开关。


根据数据手册,TPS54561 的 EN 引脚包含一个上拉电流源 I1 = 1.2μA、一个迟滞电流源 Ihys = 3.4μA 以及 V_ENA = 1.2V(EN 引脚阈值电压)。欠压锁定 (UVLO) 阈值由两个分压电阻组成,如下式所示:

TPS54561 UVLO 配置方法
使用外部电阻分压网络来调节欠压锁定启动电压(V_START)和关断电压(V_STOP):
当输入电压≥6.5V时开始(在输出电压目标5V的基础上增加1-3V步长,此处5V+1.5V=6.5V)。
当输入电压≤5V时停止(因为输出电压目标值为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
最终结果如下图所示:

UVLO 就像电源系统的看门狗一样,当电压异常时会采取果断措施,为您的电源解决方案增加一道安全保障!