大多數(shù)電子工程師都知道，許多集成電路都包含 UVLO 功能，當設備的電源電壓太低而無法正常運行時，該功能會禁用設備。欠壓鎖定（Undervoltage-Lockout）簡稱UVLO，是電子設備中在電源電壓低于正常工程準位時，切斷電源的電路。在嵌入式系統(tǒng)中常會用UVLO監(jiān)控電池電壓，若電壓低于一定值，會直接切斷電源，保護嵌入式系統(tǒng)的電路。如果沒有 UVLO 功能，在低電源電壓下，設備可能會做一些事情，但我們無法確定是什么。UVLO 功能可確保設備根據(jù)其規(guī)格運行或不執(zhí)行任何操作。

除其他外，低電源電壓會導致：

· 偏置電路工作不正常。

· 帶隙產(chǎn)生錯誤的參考電壓。

· 邏輯功能失效。

· 功率晶體管僅部分開啟或關閉。

許多設備的 UVLO 閾值低于幾伏。老實說，設備在如此低的電源電壓下做任何事情都令人印象深刻。如果我們不相信我，請嘗試設計一個工作電壓為 2V 的模擬電路，然后看看我們的表現(xiàn)如何。

功率器件面臨的挑戰(zhàn)更大。當電源電壓低時，也許你可以打開和關閉一個功率 MOSFET，但你不能很快做到。通常情況下，MOSFET 的導通電阻會增加，因為電源電壓太低而無法產(chǎn)生足夠高的柵源電壓。

一些器件指定了推薦的電源電壓范圍以及 UVLO 閾值。只有當它的電源電壓在這個范圍內時，設備才能實現(xiàn)全部性能。但是 UVLO 閾值和推薦的最小電源電壓之間會發(fā)生什么？TI 的一些功率器件仍可在此范圍內運行，但未指定它們的性能。這意味著降壓轉換器仍然降壓，升壓轉換器仍然升壓，降壓-升壓轉換器仍然降壓、升壓或降壓-升壓，但可用的輸出功率可能小于設備的最大能力。

在關鍵任務應用中，UVLO 閾值通常高于推薦的最低電源電壓——設備僅在可以實現(xiàn)全部性能時開啟。這種方法導致了極其穩(wěn)健的系統(tǒng)設計，但對于消費產(chǎn)品而言，通常不具有成本效益。這就像駕駛一輛車在燃油油位變低（但不是空的）時立即停止工作。讓汽車仍然可以駕駛——盡管性能下降——比突然完全停止工作更有用。

圖 1 說明了典型功率器件的運行狀態(tài)。你可以看到：

· 在 V I < V IT (min)的紅色區(qū)域中，器件不工作并且消耗的電源電流最小。

· 在 V I > V REC (min)的綠色區(qū)域中，設備以全性能運行。

· 在 V IT (min) < V I < V IT (max)的灰色區(qū)域中，設備要么關閉（紅色）要么工作（黃色），但任一狀態(tài)取決于 UVLO 功能的精確閾值。

· 在 V IT < V I < V REC (min)的黃色區(qū)域中，器件功能齊全，但數(shù)據(jù)表中未指定其性能。

圖 1：典型的 UVLO 行為

請注意，上升和下降 UVLO 閾值是不同的。這是因為設計良好的 UVLO 功能具有滯后作用。為什么？好吧，不僅比較器電路通常受益于遲滯，而且功率器件的本質往往會從上游電源中汲取大量電流。而且由于電源和它供電的設備之間總是存在一些電阻，因此 UVLO 比較器看到的電壓總是比上游電源的電壓小一點（見圖 2）。當電壓達到 UVLO 閾值時，器件關閉，流入其中的電流瞬間下降到幾乎為零，導致 UVLO 比較器看到的電壓立即升高（因為當輸入電流下降時，輸入電阻兩端的電壓下降突然消失）。

圖2：具有UVLO功能的典型功率器件等效電路

如果遲滯電壓小于 I×R，則在某些條件下，電源管理 IC (PMIC) 可以打開和關閉多次，然后最終關閉。充其量，這看起來很丑；在最壞的情況下，它可能會導致系統(tǒng)級問題。圖 3 和圖 4 是說明這種現(xiàn)象的示波器圖。

圖 3：低輸入電阻導致常規(guī)斷電行為

圖 4：高輸入電阻導致不規(guī)則的斷電行為

下次設計應用電路時，請花點時間確保我們了解 UVLO 功能的工作原理。

例如：

· 確保我們知道電路的上升和下降閾值及其遲滯；

· 查看 UVLO 閾值和推薦的工作電壓范圍之間是否存在設備可以運行但可能無法提供其所有指定性能的區(qū)域。確保我們的應用程序可以處理該區(qū)域。

· 請記住，輸入電流乘以輸入電阻應小于 UVLO 遲滯，以實現(xiàn)干凈的上電和斷電行為。