一种基于输出电压的欠压保护电路设计方案

一般DC-DC电源芯片内部都有一个under voltage lock out(UVLO)功能,其作用是当芯片的供电电压低于UVLO的门限值时,关闭IC,以免IC工作异常。

但是很多情况下,我们更关心的是芯片的输出电压是否满足板卡功能模块的正常运行。

本文结合实际案例,和大家分享一种输出欠压保护电路设计方案

案例说明:板卡供电电源为DC_12V,DC_12V经MP2307降压到5V,给板卡其他功能电路供电。同时板卡上有一超级电容SCB作为备用电源,当DC_12V突然掉电时,可继续由SCB供电,保证数据不丢失。板卡电源设计如下:

 

大家知道,超级电容两端电压会随着放电时间的增长而降低。当其电压降低到一定程度时,MP2307的输出电压VCC5V也会随之降低。而板卡上核心部件供电电压低于4.3V时,会出现异常。

因此,需要设计一个输出欠压保护电路,使VCC5V低于4.3V时,能关闭MP2307,保证核心部件正常运行。

首先用比较器LM2901搭建欠压保护电路如下:

 

可以看到,电路正常运行过程中,当VCC5V低于4.37V时,可关闭MP2307。满足欠压保护要求。

但是系统刚上电时,VCC5V是没有的,EA一直为电平,即MP2307一直处于关闭状态。那此时如何开启MP2307呢?

这里我们在电路上加入一个信号DC_12V,如下图:

 

由于电容两端电压不能突变,系统刚上电时,C7右侧节点会有一个瞬时12V的电压,该电压可保证上电时,顺利开启MP2307。

本电路巧妙地利用了电容两端电压不能突变的特性,保证了上电瞬间,顺利开启MP2307。

用示波器测量该节点处电压波形如下(蓝色):

 

可以看到C7右侧节点电压,在上电瞬间,因电容上电压不能突变(来不及充电,相当于短路),输入电压全降在电阻R4上,之后,电容C7的电压按指数规律快速充电上升,R4上电压对应的按指数规律快速下降。

C7两端并联电阻R9,阻值远大于R5,降低了DC_12V对R4上电压的影响。

综上,我们设计了一个基于输出电压的欠压保护电路。希望该电路能对大家今后的工作有所借鉴。