開關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)-Vin低于Vout時的動作

降壓開關(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，Vin低于設置的Vout的情況也并非沒有。下面介紹在這種條件下可能發(fā)生的動作。

當降壓轉(zhuǎn)換器的Vin低于Vout時的動作

降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的Vin＞Vout為正常關(guān)系。嚴格來講，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可能會在短時間內(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致電壓瞬間下降的情況等。

通常，當Vin低于Vout時，Vout也會下降，無法保持設置的電壓。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進一步下降，則會導致工作異常，Vout可能會處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)不僅會致使所供電的元器件或系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，而且在某些情況下還可能導致?lián)p壞。為了避免這種情況，最近的降壓開關(guān)穩(wěn)壓器IC大多數(shù)都具有被稱為“UVLO（Under Voltage Look Out）”的輸入電壓下降時的保護功能，通常當Vin低于設置的UVLO的閾值時，IC會關(guān)斷，并在Vin恢復正常后重新啟動以保護系統(tǒng)。

在這里要指出并說明的是Vin在UVLO不工作的程度低于Vout，Vin恢復時可能會發(fā)生的動作。下面用圖來說明。

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，與基準電壓進行比較來控制開關(guān)。當輸出電壓低于設置值時，Error Amp的輸出Error out變?yōu)镠igh，通過開關(guān)控制電路，將高邊開關(guān)（晶體管）ON、低邊OFF。這樣，由Vin供電，當Vo上升達到設置電壓時執(zhí)行反向動作，進行反饋控制以使Vo保持設置電壓。

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

中間的波形圖就是本文的話題“當Vin低于Vout設置值時”可能發(fā)生的動作。條件是雖然Vin低于Vout的設置值，但還沒有下降至UVLO工作的程度（紅線）。如前所述，當Vin低于Vout設置值時，Vout的動作大致為Vin－開關(guān)的電壓降程度。從反饋電路的角度看，這種狀態(tài)是Vout低于設置值的狀態(tài)，Error Amp檢測到這種狀態(tài)，并且輸出Error out變?yōu)镠igh，高邊開關(guān)變?yōu)镺N、低邊開關(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迅速擴展，則來自高邊開關(guān)的供電會急速增加，Vout也會突然上升，可能會在很短的時間內(nèi)大大超出設置值。其后，檢測到這種狀態(tài)的Error Amp將高邊開關(guān)OFF，執(zhí)行降低Vout的控制，使Vout恢復設置值。這種現(xiàn)象是與Vin恢復的陡峭程度和Error Amp的響應速度等因素緊密相關(guān)的。由于Vout的上升如果超過供電的元器件等的額定值，可能會造成損壞，因此應該在實際使用條件下確認這種現(xiàn)象是否會發(fā)生。如果可能存在問題，則需要重新確認Vin和電源IC的響應特性。

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

審核編輯：湯梓紅