電阻分壓器將高壓衰減到低壓電路可以容納的水平，而不會被過驅動或損壞。在電源路徑控制電路中，電阻分壓器有助于設置電源欠壓和過壓鎖定閾值。這種電源電壓鑒定電路可用于汽車系統、電池供電的便攜式儀器以及數據處理和通信板。

欠壓鎖定 （UVLO） 可防止下游電子系統在異常低的電源電壓下運行，這可能導致系統故障。例如，當電源電壓低于規格時，數字系統的行為可能不穩定，甚至凍結。當電源是可充電電池時，欠壓鎖定可防止電池因深度放電而損壞。過壓鎖定 （OVLO） 可保護系統免受破壞性高電源電壓的影響。由于欠壓和過壓門限取決于系統的有效工作范圍，因此使用電阻分壓器設置具有相同控制電路的自定義閾值。需要閾值遲滯才能獲得平滑且無顫振的鎖定功能，即使在存在電源噪聲或電阻的情況下也是如此。在討論了一個簡單的UVLO/OVLO電路之后，本文將介紹一些增加閾值遲滯的簡單方法，當默認值不足時，這是必要的。

欠壓和過壓鎖定電路

圖1所示為欠壓閉鎖電路（暫時無遲滯）。它具有一個具有正基準電壓（VT） 的負輸入。比較器控制一個電源開關，該開關打開或關閉電源輸入和下游電子系統之間的路徑。比較器的正輸入連接到輸入端的電阻分壓器。如果電源接通并從0 V開始上升，則比較器輸出最初為低電平，使電源開關保持關閉狀態。比較器輸出在其正輸入達到V時跳閘T.此時，底部電阻中的電流為VT/RB.相同的電流在 R 中流動T如果比較器沒有輸入偏置電流。因此，比較器跳閘時的電源電壓為VT+ RT× VT/RB= VT× （RB+ RT）/RB.這是由電阻分壓器設置的電源UVLO閾值。例如，VT1 V 和 RT= 10 × RB產生11 V的UVLO閾值，低于此閾值，比較器輸出為低電平，斷開電源開關;超過此UVLO閾值，開關閉合，電源流過以給系統供電。閾值可以通過改變R的比率輕松調整B和 RT.絕對電阻值由分壓器預算的偏置電流量設置（稍后會詳細介紹）。要設置OVLO閾值，只需交換比較器的兩個輸入（例如，參見圖2中的下部比較器），使高電平輸入迫使比較器輸出為低電平并打開開關。

圖1.使用電阻分壓器、比較器和電源開關的電源欠壓鎖定。

雖然不是本文的重點，但該開關可以使用 N 溝道或 P 溝道功率 MOSFET 來實現。前面的討論假設N溝道MOSFET開關在其柵極電壓較低（例如，0 V）時斷開（高電阻）。為了完全閉合（低電阻）N溝道MOSFET，柵極電壓必須至少高于電源電壓MOSFET閾值電壓，這需要一個電荷泵。LTC4365、LTC4367 和 LTC4368 等保護控制器集成了比較器和電荷泵，以驅動 N 溝道 MOSFET，同時仍消耗低靜態電流。 P溝道MOSFET不需要電荷泵，但柵極電壓極性是相反的;也就是說，低電壓閉合，而高電壓打開P溝道MOSFET開關。

回到電阻分壓器：3電阻串設置欠壓和過壓鎖定閾值（圖2），與使用兩個獨立的2電阻串相比，可節省一個分壓器的偏置電流。UVLO 閾值為 VT× （RB+ RM+ RT）/（RB+ RM） 而 OVLO 閾值為 VT× （RB+ RM+ RT）/RB.AND門在將兩個比較器的輸出發送到電源開關之前將其組合在一起。因此，當輸入電壓介于欠壓和過壓閾值之間時，電源開關閉合為系統供電;否則，開關將斷開，從而斷開電源與系統的連接。如果分壓器電流消耗不是問題，則單獨的欠壓和過壓分壓器在獨立調整每個閾值時提供了更大的靈活性。

圖2.使用單個電阻分壓器的欠壓和過壓鎖定。

帶遲滯的欠壓和過壓閉鎖

在圖1中，如果電源上升緩慢并有噪聲，或者電源具有固有電阻（如電池），導致電壓隨負載電流下降，則當輸入超過其UVLO閾值時，比較器的輸出將反復切換高低電平。這是因為比較器的正輸入反復高于和低于V。T由于輸入噪聲引起的閾值或由于通過電源電阻的負載電流引起的壓降。對于電池供電的電路，這可能是一個永無止境的振蕩。使用帶遲滯的比較器可消除這種顫振，使開關轉換更加平滑。如圖3所示，遲滯比較器為上升（例如，VT+ 100 mV）與下降輸入（例如，VT– 100 mV）。比較器級的遲滯按R放大B和 RT至 200 mV × （RB+RT）/RB在供應層面。如果電源輸入端的噪聲或壓降低于此遲滯，則消除顫振。如果比較器提供的滯后不存在或不足，有一些方法可以增加或增加遲滯。所有這些方法都在分頻器抽頭處使用正反饋，例如，當比較器跳閘時，上升的比較器輸入跳得更高。為簡單起見，以下公式假設比較器中沒有固有遲滯。

圖3.通過分壓器抽頭到電源開關輸出的電阻器增加欠壓鎖定閾值遲滯。

從分壓器到輸出端的電阻（圖 3）：

添加一個電阻器 （RH） 從分壓器抽頭（比較器的正輸入）到電源開關輸出。當電源從0 V開始上升時，比較器的正輸入低于VT比較器輸出低，使電源開關保持關閉狀態。假設由于系統負載，開關輸出為0 V。因此，RH與 R 并行B用于輸入閾值計算。上升輸入欠壓門限為 VT× （（RB||RH） + RT）/（RB||RH），其中 RB||RH= RB×·H/（RB+ RH).超過此門限時，開關接通，將電源連接到系統。要計算下降的輸入欠壓閾值，RH與 R 并行T由于開關閉合，給出的下降輸入欠壓閾值為：VT× （RB+ （RT||RH)）/RB,其中 RT||RH= RT×·H/（RT+ RH).如果比較器本身有一些遲滯，則用前面公式中的上升或下降比較器閾值代替VT。回想一下圖 1 的示例，其中 VT= 1 V 和 RT= 10 × RB，在沒有比較器遲滯或R的情況下，上升和下降閾值均為11 V。H.添加 RH= 100 × RB如圖3所示，輸入上升閾值為11.1 V，下降閾值為10.09 V;即1.01 V的遲滯。此方法不適用于 OVLO，因為上升的輸入會關閉電源開關，從而導致 RH將比較器輸入拉低（再次打開開關）而不是拉高。

電阻開關（圖4）：

增加遲滯的另一種方法是切換一個電阻，以改變底部電阻的有效值。開關電阻可以并聯（圖 4a）或串聯（圖 4b）。考慮圖 4a：當 V在為低電平（例如0 V），比較器的輸出（UV或OV節點）為高電平，接通N溝道MOSFET M1并連接RH與 R 并行B.假設與R相比，M1的導通電阻可以忽略不計H或包含在 R 中H的值。上升輸入閾值與圖3相同：VT× （（RB||RH） + RT）/（RB||RH).一次 V在高于此閾值，比較器輸出為低電平，關斷M1并斷開RH從分隔線。因此，下降的輸入閾值與圖1相同：VT× （RB+ RT）/RB.繼續我們的例子與 VT= 1 V， RT= 10 × RB和 RH= 100 × RB，上升輸入閾值為11.1 V，下降閾值為11 V;即 RH產生100 mV的遲滯。此方法和以下方法可用于欠壓或過壓鎖定，因為它們的用途取決于比較器輸出如何打開電源開關（未顯示）。

圖4.使用開關 （a） 分流電阻器或電流和 （b） 串聯電阻器增加欠壓或過壓鎖定閾值遲滯。

圖4b的配置給出上升輸入閾值為VT× （RB+ RT）/RB和下降的輸入閾值為 VT× （RB+ RH+ RT）/（RB+ RH).RH= RB/10圖4所示，輸入上升閾值為11 V，下降閾值為10.091 V，即遲滯為909 mV。這表明圖4b配置需要更小的RH以產生更大的滯后。

電流開關（圖 4a）：

電阻器 RH圖4a的電流源I可以代替H.這種方法用于 LTC4417 和 LTC4418 優先控制器。當 V在為低電平，比較器的高輸出使 IH.在上升輸入門限處，比較器的負輸入為VT.因此，電流在RT是我H+ VT/RB，產生上升閾值為 VT+ （IH+ VT/RB） × RT= VT× （RB+ RT）/RB+ 我H×·T.一次 V在高于此閾值，我H被比較器的低輸出關斷。因此，下降閾值與圖1相同：VT× （RB+ RT）/RB，輸入閾值遲滯為 IH×·T.

電阻分壓器偏置電流

前面的公式假設比較器輸入的輸入偏置電流為零，而示例僅考慮電阻比而不是絕對值。比較器輸入具有兩個輸入失調電壓（V操作系統），引用不準確（可以用V杵稱）操作系統），以及輸入偏置或漏電流（I力勁).零泄漏假設在分壓器偏置電流VT/RB在圖1的跳變點處，遠大于輸入泄漏。例如，分壓器電流是輸入漏電流的100倍，可將漏電引起的輸入閾值誤差保持在1%以下。另一種方法是將泄漏引起的閾值誤差與失調電壓的閾值誤差進行比較。比較器非理想性將圖1輸入欠壓閾值公式更改為：（VT± V操作系統）× （RB+ RT）/RB± I力勁×·T（類似于前面的遲滯電流方程），可以改寫為（VT± V操作系統± I力勁×·B×·T/（RB+ RT）） × （RB+ RT）/RB.輸入漏電流表現為比較器閾值電壓中的誤差，該誤差相對于失調電壓（即I力勁× （RB||RT） < V操作系統，通過適當的電阻選擇。

例如，LTC4367欠壓和過壓保護控制器的UV和OV引腳最大漏電流為±10 nA，而UV/OV引腳比較器的500 mV閾值失調電壓為±7.5 mV（500 mV的±1.5%）。對±3 mV（500 mV的±0.6%，或小于7.5 mV失調的一半）泄漏引起的閾值誤差進行預算，得到RB||RT< 3 mV/10 nA = 300 kΩ。要設置具有0.5 V比較器閾值的11 V輸入欠壓閾值，需要RT= RB× 10.5 V/0.5 V = 21 × RB.因此，RB||RT= 21 × RB/22 < 300 kΩ，得到 RB< 315.7 kΩ。R 最接近的 1% 標準值B為 309 kΩ，產生 RT為 6.49 MΩ。跳變點的分壓器偏置電流為0.5 V/309 kΩ = 1.62 μA，是10 nA漏電流的162倍。當最小化分壓器電流而不增加由于比較器的輸入漏電流引起的閾值誤差時，這種分析非常重要。

結論

電阻分壓器可通過基于比較器的相同控制電路輕松調整電源欠壓和過壓鎖定閾值。電源噪聲或電阻需要閾值遲滯，以防止電源超過閾值時電源開關的導通和關閉抖動。已經展示了幾種實現欠壓和過壓鎖定遲滯的不同方法。基本原則是在比較器跳閘時分壓器抽頭處有一些正反饋。當增加或增加保護控制器IC的遲滯時，一些方法取決于比較器輸出的可用性或IC輸出引腳上的類似信號。在選擇電阻值時，應注意比較器的輸入泄漏不會成為閾值誤差的主要來源。一組全面的相關方程式（包括本文中的方程式）已在可供下載的電子表格中實現。

審核編輯：郭婷