UVLO : Comprendre le seuil de coupure basse tension

UVLO : Comprendre le seuil de coupure basse tension

Aujourd’hui on va voir comment un circuit peut se protéger automatiquement lorsque la tension devient trop faible : c’est le rôle du UVLO, ou Under Voltage Lock Out. Ce mécanisme est essentiel pour préserver l’intégrité des composants électroniques, en particulier dans les systèmes embarqués, les alimentations à découpage et les microcontrôleurs.

Qu’est-ce que le UVLO ?

Le UVLO est un système de protection qui empêche un circuit de fonctionner en dessous d’un certain seuil de tension. Lorsqu’une tension d’alimentation chute en dessous de ce seuil critique, le UVLO désactive le circuit, souvent en désactivant la sortie ou en mettant le composant en veille profonde.

Pourquoi utiliser un UVLO ?

Un UVLO est utile pour plusieurs raisons :

• Protéger les circuits intégrés : Les composants électroniques ne sont pas conçus pour fonctionner avec des tensions trop faibles, ce qui peut entraîner des comportements imprévisibles ou des dommages permanents.
• Éviter des erreurs logiques : Les microcontrôleurs peuvent exécuter des instructions erronées si la tension chute trop bas, causant des bugs ou des crashs système.
• Assurer un démarrage fiable : Le UVLO empêche le démarrage du système tant que la tension n’a pas atteint un niveau stable et suffisant.

Comment fonctionne un UVLO ?

Le principe du UVLO repose sur la comparaison de la tension d’alimentation avec un seuil défini, généralement via un comparateur de tension. Deux seuils peuvent être utilisés :

1. Seuil de coupure (turn-off threshold) : Tension en dessous de laquelle le circuit est désactivé.
2. Seuil de réactivation (turn-on threshold) : Tension au-dessus de laquelle le circuit peut reprendre son activité.

La différence entre ces deux seuils s’appelle l’hystérésis, et elle est essentielle pour éviter des allers-retours intempestifs lors de petites variations de tension autour du seuil.

Implémentation du UVLO dans un circuit

Il existe plusieurs façons d’implémenter un UVLO :

• Intégrée dans les circuits intégrés (ICs) : De nombreux régulateurs de tension, convertisseurs DC-DC ou contrôleurs de puissance intègrent déjà un UVLO. L’utilisateur peut parfois configurer le seuil via des résistances externes.
• À l’aide de composants discrets : Un simple comparateur de tension, une référence de tension (comme le TL431), et un pont diviseur peuvent suffire à créer un UVLO personnalisé.

Exemple d’application simple

Imaginons un microcontrôleur alimenté en 3,3V. Pour éviter un fonctionnement instable si la tension descend en dessous de 2,9V, on configure un UVLO à ce seuil. Lors d’une chute à 2,7V (par exemple à cause d’une batterie faible), le UVLO coupe le circuit pour éviter des erreurs. Quand la tension remonte à 3,1V, le circuit est réactivé automatiquement.

Paramètres à considérer

Pour bien dimensionner un UVLO, il faut prendre en compte :

• Les seuils de tension précis, selon les exigences du composant à protéger.
• La tolérance des composants passifs (résistances, zener, etc.), qui peut influencer la précision du seuil.
• La vitesse de réaction du système pour couper ou activer le circuit à temps.

UVLO et consommation d’énergie

Dans les systèmes à faible consommation (low-power), un UVLO bien calibré permet d’éviter de gaspiller de l’énergie quand la tension est trop faible pour un fonctionnement optimal. Il joue alors un rôle complémentaire à d’autres techniques de gestion d’alimentation comme les LDO ultra low drop-out ou les modes sleep/profond sommeil des microcontrôleurs.

Conclusion

Le UVLO est une fonctionnalité simple mais essentielle pour garantir la fiabilité et la longévité d’un système électronique. En coupant proprement l’alimentation en cas de sous-tension, il évite des comportements indésirables et protège les composants critiques. Bien dimensionné, il devient un allié indispensable dans la conception de circuits robustes.

Si vous voulez aller plus loin, découvrez comment fonctionne le Power Good (PG), une autre fonction clé de surveillance d’alimentation.