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的閾值電壓怎么設定?

來源:
2025-05-23
類別:基礎知識
eye 1
文章創建人 拍明芯城

欠壓保護(Under-Voltage Protection, UVP)是H橋電路中防止因輸入電壓過低導致系統異常或損壞的關鍵功能。閾值電壓的設定需綜合考慮功率器件特性、負載需求、電源波動范圍及系統可靠性要求。以下是欠壓保護閾值電壓的設定方法和關鍵考量因素:


一、欠壓保護閾值電壓的設定方法

1. 確定功率器件的最低工作電壓

  • MOSFET/IGBT的柵極驅動電壓

    • 功率器件的柵極驅動電壓需滿足其規格書要求。例如,MOSFET的柵極-源極電壓(Vgs)通常需要≥10V才能完全導通。若輸入電壓過低,可能導致驅動電壓不足,使功率器件無法正常工作或進入線性區,產生過熱甚至損壞。

    • 閾值設定:閾值電壓應高于功率器件的最小驅動電壓要求,并留有一定的余量。例如,若功率器件的最小驅動電壓為10V,則欠壓保護閾值可設為11~12V。

  • 功率器件的導通壓降

    • 在低電壓下,功率器件的導通電阻(Rds(on))可能增加,導致導通損耗增大。需確保在欠壓保護觸發前,功率器件不會因過熱而損壞。

2. 考慮負載的最低工作電壓

  • 負載的電壓需求

    • 負載設備(如電機、LED等)通常有最低工作電壓要求。若輸入電壓低于該閾值,負載可能無法正常工作或性能下降。

    • 閾值設定:閾值電壓應高于負載的最低工作電壓,并留有一定的余量。例如,若負載的最低工作電壓為18V,則欠壓保護閾值可設為20~21V。

3. 電源的波動范圍

  • 輸入電壓的波動

    • 電源電壓可能因電網波動、電池放電等因素而下降。需根據電源的波動范圍設定欠壓保護閾值,避免因正常電壓波動觸發保護。

    • 閾值設定:閾值電壓應高于電源的最小預期電壓,并考慮一定的安全余量。例如,若電源的最小預期電壓為20V,則欠壓保護閾值可設為21~22V。

4. 恢復電壓的設定(遲滯設計)

  • 防止頻繁啟停

    • 為避免電壓波動導致欠壓保護頻繁觸發,需設置恢復電壓(遲滯電壓)。恢復電壓應高于閾值電壓,確保電壓穩定后再重新啟動系統。

    • 閾值設定:恢復電壓通常比閾值電壓高1~2V。例如,若閾值電壓為21V,則恢復電壓可設為22~23V。


二、欠壓保護閾值電壓的設定步驟

  1. 確定功率器件的最小驅動電壓

    • 查閱功率器件的規格書,確定其柵極驅動電壓的最小值(如10V)。

  2. 確定負載的最低工作電壓

    • 根據負載的特性,確定其最低工作電壓(如18V)。

  3. 確定電源的最小預期電壓

    • 根據電源的規格或實際測試數據,確定其最小預期電壓(如20V)。

  4. 設定閾值電壓

    • 綜合考慮上述因素,選擇閾值電壓為功率器件最小驅動電壓、負載最低工作電壓和電源最小預期電壓中的最大值,并留有一定的余量(如1~2V)。例如,選擇閾值電壓為21V。

  5. 設定恢復電壓

    • 根據遲滯設計要求,設定恢復電壓為閾值電壓加1~2V(如22~23V),確保電壓穩定后再重新啟動系統。


三、欠壓保護閾值電壓設定的注意事項

  1. 參數匹配性

    • 閾值電壓需與功率器件、負載和電源的特性匹配,避免因設定不當導致保護失效或系統頻繁啟停。

  2. 余量設計

    • 閾值電壓和恢復電壓需留有一定的余量,以應對電壓波動和測量誤差。

  3. 測試驗證

    • 通過實際測試驗證欠壓保護電路的性能,確保在電壓低于閾值時能可靠觸發保護,并在電壓恢復后能正常工作。

  4. 環境適應性

    • 在高溫、低溫或電磁干擾環境下,需重新評估閾值電壓的設定,確保保護電路的可靠性。

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四、欠壓保護閾值電壓設定案例

示例:24V電源供電的H橋電路

  • 功率器件:MOSFET,最小驅動電壓10V。

  • 負載:電機,最低工作電壓18V。

  • 電源:最小預期電壓20V(考慮電池放電特性)。

閾值電壓設定

  • 選擇閾值電壓為21V(高于電源最小預期電壓20V,并留1V余量)。

  • 恢復電壓設定為23V(遲滯2V)。


通過合理設定欠壓保護閾值電壓,可以確保H橋電路在電壓異常時及時保護,避免功率器件和負載損壞,同時防止因電壓波動導致系統頻繁啟停,提高系統的可靠性和穩定性。


責任編輯:Pan

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標簽: 欠壓保護參數

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