电源设计技术资讯网站

电源设计支援工具英语简体中文日本语한국어

2020年5月13日DC / DC

输入电压低于Vout的时的动作

开关稳压器的基础

降压切换稳压器可将输入电压Vin的转换为比输入电压低的电压。然而,由于输入电压的波动,输入电压低于设定的Vout的的情况也并非没有。下面介绍在这种条件下可能发生的动作。

当降压转换器的输入电压低于Vout的时的动作

降压切换稳压器的VIN> Vout的为正常关系。严格来讲,Vout的加上输入输出间的电压降之后的电压得到正常工作的VIN。例如,相对于3.3V输出的最小工作电压为3.8Vin。

但是,由于某些原因,输入电压可能会在短时间内降至Vout的以下。例如,因共用相同Vin的的其他元件突然流入大电流而导致电压瞬间下降的情况等。

通常,当Vin的低于Vout的时,Vout的也会下降,无法保持设定的电压。一般情况下,在一定程度之内,从下降的Vin的中主要减去切换(电晶体)的压降部分之后的电压被输出至Vout的,但如果Vin的进一步下降,则会导致工作异常时,VOUT可能会处于不稳定状态。这种状态不仅会致使所供电的元件或系统运行不稳定,而且在某些情况下还可能导致损坏。为了避免这种情况,最近的降压切换稳压IC大多数都具有被称为“UVLO(欠压看出来)”的低输入电压时的保护功能,通常当输入电压低于设定的UVLO的阈值时,IC会关断,并在输入电压恢复正常后重新开机以保护系统。

在这里要指出并说明的是输入电压在UVLO不工作的程度低于Vout的,输入电压恢复时可能会发生的动作。下面用图来说明。

右图是表示旨在使同步整流降压转​​换器的输出稳定的回馈电路以及输入电压下降后的Vout的动作示意图。

使输出稳定是回馈电压误差放大器根据电路图中VO连接的分压电阻,与基准电压进行比较来控制切换。当输出电压低于设定值时,误差放大器的输出错误出变为高,透过切换控制电路,将高侧切换(电晶体)ON,低侧截止。这样,由输入电压供电,当VO上升达到设定电压时执行反向动作,进行回馈控制以使VO保持设定电压。

左侧的波形图是当输入电压Vin的在不低于输出电压Vout的(电路图中为VO)的范围内下降时的动作。通常,即使输入电压变化时,VOUT也几乎不会受影响。

中间的波形图就是本文的话题“当Vin的低于Vout的设定值时”可能发生的动作。条件是虽然Vin的低于Vout的的设定值,但还没有下降至UVLO工作的程度(红线)。如前所述,当Vin的低于Vout的设定值时,Vout的的动作大致为Vin-的切换的压降程度。从回馈电路的角度看,这种状态是Vout的低于设定值的状态,误差放大器检测到这种状态,并且输出错误出变为高,高侧切换变为ON,低侧切换变为OFF,处于给输出供电的状态。

在这种情况下,如果Vin的迅速扩展,则来自高侧切换的供电会急速增加,Vout的也会突然上升,可能会在很短的时间内大大超出设定值。其后,检测到这种状态的误差放大器将高侧切换OFF,执行降低Vout的的控制,使Vout的恢复设定值。这种现象是与输入电压恢复的陡峭程度和误差放大器的响应速度等因素紧密相关的。由于Vout的的上升如果超过供电的元件等的额定值,可能会造成损坏,因此应该在实际使用条件下确认这种现象是否会发生。如果可能存在问题,则需要重新确认Vin的和电源IC的响应特性。

顺便提一下,右侧的波形表示当Vin的低于UVLO的阈值时,因UVLO工作而关断电源IC,当Vin的恢复时Vout的随着缓启动而重新启动。

重点:

·使用降压切换稳压器,可在输入电压低于Vout的设定值时在输入电压恢复的时间点大大提升Vout的。

·如果可能存在问题,需要重新确认Vin的条件和电源IC的响应特性。

线性调节器和开关调节器的基本资料