تكوين عتبة قفل الجهد المنخفض لمصدر طاقة باك

تتمتع جميع أجهزة الاستشعار والقياس بنطاق جهد تشغيل محدد، ولا يمكن للنظام العمل بثبات وموثوقية إلا ضمن هذا النطاق. نعلم أنه يمكن التحكم في عتبة الجهد العالي بواسطة دائرة حماية من الجهد الزائد، ولكن كيف تُحدد عتبة الجهد المنخفض؟ تستخدم مصادر الطاقة عادةً حلًا من نوع خافض الجهد (BUCK) مع منظم جهد منخفض التسرب (LDO). يتم تحديد الحد الأدنى لجهد التشغيل بواسطة وظيفة UVLO (قفل الجهد المنخفض) في دائرة خافض الجهد، والتي تعمل كبوابة أمان. يضمن هذا أن يعمل النظام فقط عندما يكون جهد الدخل أعلى من جهد UVLO، مما يمنع عدم الاستقرار في مصادر الطاقة اللاحقة، ويحول دون انقطاعات محتملة في النظام نتيجة لانخفاض جهد الدخل بشكل مفرط.

نظام الحماية من انخفاض الجهد (UVLO) هو آلية لحماية الدوائر الكهربائية تراقب جهد دخل النظام. فعندما ينخفض ​​جهد الدخل عن عتبة محددة، يقوم نظام UVLO بفصل خرج مصدر الطاقة، مما يمنع عدم استقرار النظام وتلف المكونات، وحتى المخاطر الأمنية الناجمة عن انخفاض الجهد.

تصميم عتبة مزدوجة UVLO

عتبة البدء (V_START): عندما يرتفع جهد الإدخال إلى هذه القيمة، تبدأ الدائرة في العمل (على سبيل المثال، 6.5 فولت).

عتبة الإيقاف (V_STOP): عندما ينخفض ​​جهد الدخل إلى هذه القيمة، تتوقف الدائرة عن العمل (على سبيل المثال، 5 فولت). جهد التخلف (HYS): يمنع هذا الجهد التبديل المتكرر الناتج عن تقلبات الجهد بالقرب من العتبة (على سبيل المثال، بعد بدء التشغيل عند 6.5 فولت، يجب أن ينخفض ​​الجهد إلى 5 فولت قبل الإيقاف).

لنأخذ شريحة تزويد الطاقة TPS54561 من شركة TI كمثال. يتم تنفيذ وظيفة UVLO الخاصة بها عبر طرف EN. يتضمن هيكلها الداخلي وحدتين رئيسيتين: ① مُقارن الجهد: يقوم هذا المُقارن بقياس جهد طرف EN مقابل عتبة داخلية (القيمة النموذجية V_ENA = 1.2 فولت). ② مصدر تيار التخلف: يوفر هذا المصدر تيار تخلف Ihys = 3.4 ميكرو أمبير لمنع التبديل المتكرر الناتج عن تقلبات الجهد.

بحسب ورقة البيانات، يتضمن طرف التفعيل (EN) في شريحة TPS54561 مصدر تيار سحب لأعلى I1 = 1.2 ميكرو أمبير، ومصدر تيار تخلف Ihys = 3.4 ميكرو أمبير، وV_ENA = 1.2 فولت (عتبة طرف التفعيل). يتم ضبط عتبة UVLO باستخدام مقاومتين لتقسيم الجهد، كما هو موضح في الصيغة التالية:

طريقة تهيئة TPS54561 UVLO

استخدم شبكة مقسم مقاومة خارجية لضبط جهد بدء التشغيل (V_START) وجهد الإيقاف (V_STOP):

ابدأ عندما يكون جهد الإدخال ≥ 6.5 فولت (أضف خطوات 1-3 فولت إلى هدف جهد الإخراج البالغ 5 فولت، هنا 5 فولت + 1.5 فولت = 6.5 فولت).

توقف عندما يكون جهد الإدخال ≤ 5 فولت (لأن جهد الإخراج المستهدف هو 5 فولت).

خطوات الحساب:

احسب R1/R_UVLO1:

R_UVLO1 = (V_START - V_STOP) / I_HYS = (6.5V - 5V) / 3.4μA ≈ 442kΩ

احسب R2/R_UVLO2:

R_UVLO2 = (V_ENA * R_UVLO1) / (V_START - V_ENA + I1 * R_UVLO1) ≈ 90.9 كيلو أوم

تظهر النتيجة النهائية في الشكل أدناه:

يعمل نظام UVLO كحارس لنظام إمداد الطاقة، حيث يتخذ إجراءً حاسماً عندما يكون الجهد غير طبيعي، مما يضيف قفل أمان لحل إمداد الطاقة الخاص بك!

• المقالة السابقة

  التطبيقات الأساسية لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي المثبتة بالألياف الضوئية في المجال البحري

• الصفحة التالية

  تطبيق مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة في الكشف عن اهتزازات المعدات الصناعية