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贵在知止,电源芯片UVLO功能简介

2025年12月18日

故知胜有五:知可以战与不可以战者胜,识众寡之用者胜,上下同欲者胜,以虞待不虞者胜,将能而君不御者胜。  - 《孙子兵法·谋攻篇》

孙子说:“知道能作战或不能作战的一方会取胜”,打得过就打,打不过就跑,为将之智,贵在知止。就像打王者荣耀回城补血,打不过还硬刚,那不是送人头吗(鲁莽鲁班低头忏悔)?

如果把电源芯片比作国家,那么UVLO功能就是一个良将。UVLO知道何时该猛攻,何时该躺平,以规避恶劣条件下的徒劳。

UVLO 的全称是 Undervoltage Lockout,常译为欠压锁定(电压低被锁在门外),广泛集成在电源芯片内部,是一种关键且基础的功能,你随意翻看电源芯片datasheet,基本都有这个功能,举例如下图。

背景

简单来说,UVLO的作用是监控芯片的输入电压Vin,当Vin低于一个预设的阈值时,便强制关闭芯片,使芯片进入一种确定、安全的状态,关机大吉。

那为什么要强制规定一个范围呢?

电源芯片属于物理实体,它不可能0帧(伏特)起手,必定有个可正常工作的电压范围:

  • 如果大于这个范围,大家都理解,芯片有过压损坏的可能性;
  • 如果小于这个范围,仍强行让芯片工作,可能会导致不可预测的行为,猝死也不是不可能。

UVLO这个功能不接Vin过压的活,接的是Vin处于欠压时的活,它会关闭芯片(关闭后稳定),防止芯片背Vin的锅。

需要说明的是,UVLO不仅能保护芯片,也能保护供电方,比如若是电池作为Vin供电的话,UVLO功能一定程度上可防止防止电池被榨干到一滴不剩,因过放而损坏。

工作过程

UVLO电路包含两个关键阈值,非常像谈恋爱时的结合阈值和分手阈值。

  • VUVLO_RISE阈值,当Vin从低向高上升时,必须达到这个电压值,芯片才会解除UVLO,开始正常工作。像男生追求女生时,要付出很多,才能获得芳心。
  • VUVLO_FALL阈值,当Vin从高向低下降时,必须降低到这个电压值以下,芯片才会触发UVLO,并关闭输出。像情侣分手时,因为有太多美好经历,难以割舍,非要心灰意冷才会斩断情丝。

如果你谈过恋爱,你可能会察觉到这两个阈值之间存在一个差值,我们称为迟滞值。迟滞(滞回)特性增加了系统的稳定性,防止UVLO功能在阈值(单一阈值)处反复振荡。也避免情侣间感情来得快、去得快,分分合合不消停。

下面将整个过程分为四个阶段,讲述UVLO的工作过程:

  • Step1:如下图,芯片初上电,输入电压逐渐升高,在达到VUVLO_RISE之前,芯片保持,即为UVLO状态。
  • Step2:当Vin超过VUVLO_RISE时,UVLO解除,芯片开始工作,输出电压开始建立。输入电压在正常范围内,芯片将持续稳定工作。
  • Step3:但如果Vin因某种原因跌落,并降至VUVLO_FALL,UVLO功能被触发,芯片关闭输出。
  • Step4:芯片保持关闭,直到输入电压再次回升到VUVLO_RISE以上才能恢复正常。

下图展示了某电源芯片的UVLO参数,可见VIN低于2.6V时,UVLO功能生效;当Vin回升到2.9V以上时,芯片恢复正常;芯片具有0.3V的迟滞。

实现原理

对于电子技术,我们要知其然,更要知其所以然,那么UVLO是如何实现的呢?

如下图(图片来自ADI官网),实现的核心就是个比较器,比较器的IN-接基准电压,IN+对Vin进行采样,比较器的输出控制一个开关。

通过正反馈电阻RH形成正反馈,带来滞回特性。

这种属于模拟电子领域的基础知识,在此不讲述的过多。

除了通过正反馈电阻方式引入滞回特性,还可以通过一个电阻和一个MOS来改变分压值,间接形成滞回特性,如下图所示:

  • VIN处于正常电压时,比较器输出低电平,M1是关断的,此时的UVLO_FALL便是VREF*(RB+RT)/RB。
  • 如果VIN因某种原因跌落,低于UVLO_FALL时,芯片将进入UVLO状态,M1闭合。
  • 进入UVLO状态后,如果VIN接下来回升,必须回升到UVLO_RISE,即VT*((RB//RH)+RT)/(RB//RH)时,才会退出UVLO状态,整体才会恢复正常。

总结

UVLO可以看成是芯片的守门人。它确保芯片只在电压充足的条件下工作,避免了低压输入下的不稳定和潜在损坏,为芯片的可靠运行提供了保障。无论是LDO、Buck还是Boost,UVLO都是一个不可或缺的基础功能。

解读芯片的功能时,有时发现芯片比人更像人。芯片在电压够时就疯狂输出,电压不够就立马躺平,绝不搞996福报,累垮自己。而这个社会中的人,却因现实环境的无奈,佩戴牛马套装,终生为之而奔波劳苦。

标签: UVLO 欠压锁定 比较器 电压监控 电源芯片 迟滞
最后更新:2026年1月9日


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夜枭

夜枭,暗夜里的精灵,雅典娜在凡间的使者,不瞩目于明亮的日光,在意的是万物的启迪。

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