開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)-Vin低于Vout時(shí)的動(dòng)作

降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為比Vin低的電壓。然而，由于Vin的波動(dòng)，Vin低于設(shè)置的Vout的情況也并非沒(méi)有。下面介紹在這種條件下可能發(fā)生的動(dòng)作。

當(dāng)降壓轉(zhuǎn)換器的Vin低于Vout時(shí)的動(dòng)作

降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的Vin＞Vout為正常關(guān)系。嚴(yán)格來(lái)講，Vout加上輸入輸出間的電壓降之后的電壓得到正常工作的Vin。例如，相對(duì)于3.3Vout的最小工作電壓為3.8Vin。

但是，由于某些原因，Vin可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降至Vout以下。例如，因共享相同Vin的其他元器件突然流入大電流而導(dǎo)致電壓瞬間下降的情況等。

通常，當(dāng)Vin低于Vout時(shí)，Vout也會(huì)下降，無(wú)法保持設(shè)置的電壓。一般情況下，在一定程度之內(nèi)，從下降的Vin中主要減去開(kāi)關(guān)（晶體管）的電壓降部分之后的電壓被輸出至Vout，但如果Vin進(jìn)一步下降，則會(huì)導(dǎo)致工作異常，Vout可能會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)不僅會(huì)致使所供電的元器件或系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，而且在某些情況下還可能導(dǎo)致?lián)p壞。為了避免這種情況，最近的降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC大多數(shù)都具有被稱為“UVLO（Under Voltage Look Out）”的輸入電壓下降時(shí)的保護(hù)功能，通常當(dāng)Vin低于設(shè)置的UVLO的閾值時(shí)，IC會(huì)關(guān)斷，并在Vin恢復(fù)正常后重新啟動(dòng)以保護(hù)系統(tǒng)。

在這里要指出并說(shuō)明的是Vin在UVLO不工作的程度低于Vout，Vin恢復(fù)時(shí)可能會(huì)發(fā)生的動(dòng)作。下面用圖來(lái)說(shuō)明。

右圖是表示旨在使同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的輸出穩(wěn)定的反饋電路以及Vin下降后的Vout動(dòng)作示意圖。

使輸出穩(wěn)定是反饋電壓Error Amp根據(jù)電路圖中Vo連接的分壓電阻，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較來(lái)控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置值時(shí)，Error Amp的輸出Error out變?yōu)镠igh，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制電路，將高邊開(kāi)關(guān)（晶體管）ON、低邊OFF。這樣，由Vin供電，當(dāng)Vo上升達(dá)到設(shè)置電壓時(shí)執(zhí)行反向動(dòng)作，進(jìn)行反饋控制以使Vo保持設(shè)置電壓。

左側(cè)的波形圖是當(dāng)輸入電壓Vin在不低于輸出電壓Vout（電路圖中為Vo）的范圍內(nèi)下降時(shí)的動(dòng)作。通常，即使Vin變化，Vout也幾乎不會(huì)受影響。

中間的波形圖就是本文的話題“當(dāng)Vin低于Vout設(shè)置值時(shí)”可能發(fā)生的動(dòng)作。條件是雖然Vin低于Vout的設(shè)置值，但還沒(méi)有下降至UVLO工作的程度（紅線）。如前所述，當(dāng)Vin低于Vout設(shè)置值時(shí)，Vout的動(dòng)作大致為Vin－開(kāi)關(guān)的電壓降程度。從反饋電路的角度看，這種狀態(tài)是Vout低于設(shè)置值的狀態(tài)，Error Amp檢測(cè)到這種狀態(tài)，并且輸出Error out變?yōu)镠igh，高邊開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N、低邊開(kāi)關(guān)變?yōu)镺FF，處于給輸出供電的狀態(tài)。

在這種情況下，如果Vin迅速擴(kuò)展，則來(lái)自高邊開(kāi)關(guān)的供電會(huì)急速增加，Vout也會(huì)突然上升，可能會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)大大超出設(shè)置值。其后，檢測(cè)到這種狀態(tài)的Error Amp將高邊開(kāi)關(guān)OFF，執(zhí)行降低Vout的控制，使Vout恢復(fù)設(shè)置值。這種現(xiàn)象是與Vin恢復(fù)的陡峭程度和Error Amp的響應(yīng)速度等因素緊密相關(guān)的。由于Vout的上升如果超過(guò)供電的元器件等的額定值，可能會(huì)造成損壞，因此應(yīng)該在實(shí)際使用條件下確認(rèn)這種現(xiàn)象是否會(huì)發(fā)生。如果可能存在問(wèn)題，則需要重新確認(rèn)Vin和電源IC的響應(yīng)特性。

順便提一下，右側(cè)的波形表示當(dāng)Vin低于UVLO的閾值時(shí)，因UVLO工作而關(guān)斷電源IC，當(dāng)Vin恢復(fù)時(shí)Vout隨著軟啟動(dòng)而重新啟動(dòng)。

審核編輯：湯梓紅