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轉換器的應用線路_啟動電壓調整

7 月 02, 2021

近年來，由於跨領域應用的機會增加，使得轉換器需滿足不同的輸入電壓範圍，使得寬輸入電壓範圍的轉換器需求增加，例如四倍壓的機種9~36V，18~75V或者是八倍壓的9~75V。這一類型的轉換器，即可使用單一機種，滿足各種常見輸入電壓的需求，如12V、24V與48V。

但是，在某些特定應用就可能不需要太寬的輸入電壓範圍，或者是太低的截止電壓，例如使用電池作為輸入電壓。在這類型的應用，即可使用具備遠端電壓控制，以及搭配外部電壓偵測線路，實現調整輸入電壓栓鎖的功能。但須注意，僅能提升栓鎖的電壓，無法降低。

輸入電壓栓鎖(UVLO)功能主要的目的，是避免轉換器在過低的輸入電壓時啟動，可以有效保護轉換器內部的零件。本文透過規格書參數介紹以及實測波形量測，讓使用者可以更清楚輸入電壓栓鎖的功能。

1. 控制架構

具備輸入電壓栓鎖功能的轉換器，內部的偵測線路會主動偵測轉換器的輸入電壓，如圖1所示。當輸入電壓低於設定值時，轉換器關閉。直到輸入電壓高於設定值時，轉換器才會正常運作。

輸入電壓栓鎖的主要功能是保護轉換器內部零件，避免在過低的輸入電壓運作，造成過大的輸入電流導致損壞內部零件。或者是輸出電壓異常，如輸出電壓偏低或者是輸出電壓不連續。

一般而言輸入電壓栓鎖的控制邏輯為，當輸入電壓高於轉換器的最低啟動電壓，轉換器即可正常啟動。當輸入電壓低於轉換器的最高截止電壓，轉換器即關閉。

2. 應用線路

表1為轉換器規格書中節錄的輸入電壓栓鎖規格，從圖中可以看出，當輸入電壓為8V或低於8V時，轉換器的狀態為關閉。當輸入電壓為9V或高於9V時，轉換器的狀態為正常運作。當輸入電壓介於8V到9V之間，轉換器為未定義的狀態，建議使用者避開這個區間。

圖3為調整輸入電壓栓鎖的外接線路，控制邏輯為IC1透過R1、R2偵測輸入電壓，當輸入電壓低於設定值時，IC1 pin1短路到-Vin，轉換器關閉。輸入電壓高於設定值時，IC1 pin1就開路，轉換器即可正常運作。

3. 實際範例

接下來將實際測試轉換器的輸入電壓栓鎖功能，以及搭配外接電路的情況下，調整栓鎖電壓的波形。首先使用輸入電壓範圍是9~36V的轉換器，表2為啟動電壓以及輸入電壓栓鎖規格。從規格可以得知，輸入電壓高於9V時，轉換器可以正常運作，當輸入電壓低於8V後，轉換器截止。

圖4為實際測試波形，從圖中可以看出，當輸入電壓高於8.8V時，轉換器正常運作。當輸入電壓低於8.3V後，轉換器截止。從測試波形可以看到，轉換器的輸入電壓栓鎖功能正常運作。

圖5為圖3中的IC1規格表與方塊圖，從線路可以看出，當IC1的pin2偵測到設定電壓時，IC1的pin1就會開路，使轉換器的CTRL腳位浮接，轉換器即可正常運作。

偵測電路的計算公式如下:

IC_pin2 為IC1的偵測電壓

V_{start up} 為啟動電壓

從圖6中的表格可以得知，IC1的偵測電壓為2.346V_max.再加上遲滯電壓0.161，因此偵測電壓要設為2.507V，假設啟動電壓設定為20V，R2電阻選用100kΩ，帶入公式後，即可求的R1為696 kΩ，選用最接近的電阻為680 kΩ。

圖7為實際測試波形，從圖中可以看出，經過外接線路的控制後，輸入電壓高於20V時，轉換器正常運作。當輸入電壓低於19.08V後，轉換器截止。表示外接線路確實可以調整轉換器的啟動以及截止電壓。

結論

具備輸入電壓栓鎖功能的轉換器，當輸入電壓偏低時，可以有效保護轉換器內部零件，避免零件損壞。透過本文介紹的簡易外接線路，即可調整輸入電壓栓鎖的電壓，十分適合用在電池應用或者是需要調整截止電壓的應用，達到保護電池或者是前端電源的需求。

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