开关稳压器的基础-Vin低于Vout时的动作

降压开关稳压器可将输入电压Vin转换为比Vin低的电压。然而，由于Vin的波动，Vin低于设置的Vout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Vin低于Vout时的动作

降压开关稳压器的Vin＞Vout为正常关系。严格来讲，Vout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3.3Vout的最小工作电压为3.8Vin。

但是，由于某些原因，Vin可能会在短时间内降至Vout以下。例如，因共享相同Vin的其他元器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低于Vout时，Vout也会下降，无法保持设置的电压。一般情况下，在一定程度之内，从下降的Vin中主要减去开关（晶体管）的电压降部分之后的电压被输出至Vout，但如果Vin进一步下降，则会导致工作异常，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器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，最近的降压开关稳压器IC大多数都具有被称为“UVLO（Under Voltage Look Out）”的输入电压下降时的保护功能，通常当Vin低于设置的UVLO的阈值时，IC会关断，并在Vin恢复正常后重新启动以保护系统。

在这里要指出并说明的是Vin在UVLO不工作的程度低于Vout，Vin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反馈电路以及Vin下降后的Vout动作示意图。

使输出稳定是反馈电压Error Amp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开关。当输出电压低于设置值时，Error Amp的输出Error out变为High，通过开关控制电路，将高边开关（晶体管）ON、低边OFF。这样，由Vin供电，当Vo上升达到设置电压时执行反向动作，进行反馈控制以使Vo保持设置电压。

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

中间的波形图就是本文的话题“当Vin低于Vout设置值时”可能发生的动作。条件是虽然Vin低于Vout的设置值，但还没有下降至UVLO工作的程度（红线）。如前所述，当Vin低于Vout设置值时，Vout的动作大致为Vin－开关的电压降程度。从反馈电路的角度看，这种状态是Vout低于设置值的状态，Error Amp检测到这种状态，并且输出Error out变为High，高边开关变为ON、低边开关变为OFF，处于给输出供电的状态。

在这种情况下，如果Vin迅速扩展，则来自高边开关的供电会急速增加，Vout也会突然上升，可能会在很短的时间内大大超出设置值。其后，检测到这种状态的Error Amp将高边开关OFF，执行降低Vout的控制，使Vout恢复设置值。这种现象是与Vin恢复的陡峭程度和Error Amp的响应速度等因素紧密相关的。由于Vout的上升如果超过供电的元器件等的额定值，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和电源IC的响应特性。

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

审核编辑：汤梓红