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文档简介
1、 LM2596开关电压调节器LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,能够输出3A的駆动屯流,同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V.12V,可调版本可以输出小于37V的冬种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为150KHZ,与低频开关调节器相比较,可以使用更小规格的滤波元件.由于该器件只需4个外接元件,可以使用通用的标准电感,这更优化了LM2596的使用,极大地简化了开关电源电路的设计。其封装形式包括标准的5脚TO-220封装(DIP)和5脚TO-263表贴封装(SNID)该器件还有其他一些特点:在特定的输入电压和输出负载的条件下,输出
2、电压的误差可以保证在4%的范国内,振荡频率误差在15%的范围内;可以用仅80A的待机电流,实现外部断电;具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)特点探3.3V、5V、12V的固定电压输出和可调电压输出探可调输出电压范国1.2V-37V4%探输出线性好且负载可调节探输出电流可高达3A探输入电压可高达40V探采用150KHZ的内部振荡频率、属于第二代开关电压调节器、功耗小.效率高探低功耗待机模式,Iq的典型值为SOpA探TTL断电能力探具有过热保护和限流保护功能探封装形式:TO-220(T)和TO-263(S)探外国电路简单,仅需4个外接元件,且使用容易购买
3、的标准电感应用领域探高效率降压调节器探单片开关电压调节器探正.负电压转换器输岀5V输出典型应用(固定输出)LM2596D-5.02WOFFG1IDIN5824 管脚图WE # 极限参数名称范围单位最大电源电压45VON/OFF脚输入电压0.3-25V“反馈”脚电压0.325V到地的输出电压(静态)V功耗由内部限定储存温度65-150静电释放(人体放电J2000V焊接时的管脚温度TO-263气流焊(60秒)215红外线焊接(10秒)245TO-220波峰焊/电烙铁焊接(10秒)260最扁结温150工作条件温度范围-40-125电源电压4.5-40V注1:人体放电模式相当于一个100PF的电容通过
4、一个1.5K的电阻向每个管脚放电。电气特性说明:标准字体对应的项目适合于T厂25C时,带下划线的粗斜体字对应的项目适合于整个温度范国;系统券童测试电路见图1符号参量典型值极限值单位LM2596U33(见注14)VoUT输出电压4.75VVZ40V,0.2AIload3A3.33.16S/3J353.432/3.465V(mm)(max)n效率Vik12V,Iload3A73%LM2596Q5.0(见注14)Vour输出电压7VVinJ0V,0.2AIload3A5.04.800/.7505.200/5.250V(mm)(max)n效率VJK-12V,Iload-3A80%符号參量典型值极限值单
5、位LM2596D12(见注14)VoUT输出电压15VVVN40V.0.2ACIload3A12.0n.52i11.401248/12.60V(min)(max)n效率Vb25V、Iload-3A88%LM2596DADJ(见注14)Vra反馈电压4.5V5攻40V,0.2AIloadLM2596OADJ,云-24V对应于LM2596D12.ILoad500iiiA.(见注14)符号参量LM2596OXX单位典型值极限值器件参数lb反馈偏迅电流只适用于输出可调节的情况,Vra-1.3V10nA50.100nA(max)fo振荡器频率见注5150KHz121/110KHz(nun)17373KH
6、z(niax)VsAT饱和电压Iout-3A1.16V1.4/L5V(max)DC我大工作周期(ON)见注7100%最小工作周期(OFF)见注80%【CL极限电流峰值电流54.5A36空A(niui)6.9/Z5A(max)II输出漏电流输出为0V6850MA(max)输出为-IV2mA30niA(niax)k铮电流见注95mA10niA(niax)ISTBY待机静电流ON/OFF脚5V(OFF)80mA200250MA(max)符号参量LM2596DXX单位典型值极限值jc热阻TO-220或TO-2632*C/WTO-263*10150*C/WOjaTO-263*11150*C/WOjaTO
7、-263*12130*C/WOjaTO-263*B,20*C/WON/OFF控制(测试电路见图1)VlHVlLON/OFF脚逻辑输入门槛电压1.3V低(调节器开)0.6V(max)烏(调节器关)2.0V(mm)IHON/OFF脚输入电流VLOgic-2.5V(调节器关)5mA15MA(max)IIVLogic-05V(调节器开)0.02mA5MA(max)注2:典型值是指在25下的数值,代表最帑见的情况。注3:所有的极限参数都必须适合于室温(用正常字体表示)和极限温度(用帶下划线的粗斜体字表示),所有室温下的极限参数都是经过测试得出的,所有的极限温度下的极限参数都可以通过使用相关的标准静态质莹
8、控制方法来加以保证。注4:二极管电感、输入和输出端的电容以及调节输出电压的电阻等外接元件可能会影响开关调节器的系统性能。当LM2596用在如图1所示测试电路中时,其系统性能如电气特性中系统参莹所示.注5:当第二级电流极限功能启动时,开关频率会有所下降,下降的程度取决于过电流的严重程度.注6:输出管脚不连接电感、电容或二极管。注7:把反馈管脚和输出管脚断开、把反馈管脚连到0也以强制输出开关晶体管导通.注&把反馈管脚和输出管脚断开、把反馈管脚连到12V(当Vout3.3V、5V或ADJ时)或15V(当才12/时),以强制输出开关品体管裁止。注9:Vdl40V注10:环境热阻(不外加散热片)是指TO
9、-220封装的LM2596垂直焊接在披盖有而积约为1平方英寸铜箔的PCB上所对应的值。注11:TO263封装的LM2596垂直焊接在覆盖有面积约为0.5平方英寸铜箔的单面PCB上所对应的环境热阻。注12:TO263封装的LM2596垂宜焊接在覆盖有面枳约为2.5平方英寸铜箔的单面PCB上所对应的环境热阻。注13:TO-263封装的LM2596垂直焊接在疑蓋有面积约为3平方英寸铜箔的双面PCB上所对应的环境热阻,而PCB的另一面覆盖有面积约为16平方英寸铜箔。注14:LM2596T-3.3,LM2596T-5.0,LM2596T-12.LM2596T-ADJ为T6220封装(DIP);LM259
10、6S-3.3,LM2596S-5.01M2596S-12,LM2596S-ADJ为TO-263封装(SMT) 测试电路及其布线方案(固定输出) # 纹波滤波电路注:反馈线要远离电感,电路中的粗线一定要短,最好用地线屏蔽,470pF/50VCour220pF/25V-5A/40VIN5825Li-68pH、L38测试电路及其布线方案(输出可调)T1直流输入士FB41LM2596235R2訓D0N/OFF,COUT注:反馈线要远离电感,电路中的粗线一定要短,最好用地线屏蔽,调节输出电压的电阻&要靠近LM2596的4脚。输出电压的计算可由下式给出:咙讥心譬),其中y5魯),为了确保输出稳定,R1选用
11、标称阻值为1KQ,粕度为1%的电阻。Cz-470MF/50VCour220pF/35VDr5A.40VIN5825Lr-68pHR1K1%(:肝参照有关的应用信息标准测试电路在开关调节器中,PCB版面布局图非常重要,开关电流与环线电感密切相关,由这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问題,要使这种感应最小、地线形成回路、图中所示的粗线部分在PCB板上吴印制得宽一点,且吴尽可能地短。为了取得最好的效果,外接元器件要尽可能地靠近开关型集成电路、最好用地线屏蔽或单点接地。最好使用磁屏蔽结构的电感器,如果所用电感是礒芯开放式的,那么,对它的位迅必须格外小心。如杲电感通量和敏感的反馈线相爻叉,则集成
12、电路的地线及输出端的电容Cour的连线可能会引起一些问題,在输出可调的方案中,必须特别注意反馈电阻及其相关导线的位迅,在物理上,一方面电阻要龛近IC、另一方而相关的连线要远离电感,如果所用电感是磁芯开放式的,那么,这一点就显得更加重要。 0.260-0.2800.390-0.410I9,9卜10411103*rrpJ0.530-0.J50f18.38-8.390.057-0.077f1.45-1.MJ0.0280-0J8仆1&.71-0.57TYPID0.17S-0.183i+.4S-4.65JESzH0.048-.052(1.22-I.52JO.OOO-O.OOCSFAND-OFr-0-05
13、0max-中7】TfpL?o0.030R076严rr?TAPERED/SIDES10-6?r-49MAX叫5严兮严X耳11435CONTROLLINGDIMEHSIOH;INCHQ0Q4100-6D-015-0.&300.33-0.76)10.035(0.89)0.57514.61a.4io(10Eo.iir10.800.085wyp(2.161TtP-E3-0.0671.70TTPLEADPOSirrONOVERLAYTO-263封装(S)尺寸图单位:英寸/毫米TO-220封装(T)尺寸图单位:英寸/毫米 设计步骤及实例固定输出调节器的设计步骤条件:Vqut-3.3(或5、或12)V,Vg(
14、max)为最大直流输入电压,【load(max)为最大负载电流步骤:电感的选择(L1)要根据图农图5和图6所示的数据选择电感的适当值(分别对应输出电压为3.3V.5V和12V),对于所有的其他输出电压的情况,请看输出可调的调节器的设计步骤。在图4、图5和图6上,由最大输入电压线和最大负载电流线的交叉区域确定电感的值,每一个区域都对应一个电感值和一个电感代号(LXX)从图8中所列的4个厂家所列的产品号中选择一个合适的电感,最好使用磁屏蔽结构的电感器.输出电容的选择(Con)在大多数的应用中,低等效电阻(LowESR)的电解电容值在82pF到820pF之间,而低等效电阻(LowESR)但电容值在1
15、0pF到470yF之间效果我好电容应该靠近IC,同时,电容的管脚妥短,连接的铜线也妾短,电容值不要大于820pF.为了简化电容选择步骤、请参阅表2所示的电容快速选择,这个表包含了最好的设计方案所需的不同的输入电压.输出电压、负载电流.不同的电感和输出电容。电解电容的耐压至少应是输出电压的L5倍,为了得到纹波更低的输出电压,需要更高耐压值的电容器.吸纳二极管的选择(D1)吸纳二极管的最大承受电流能力至少吴为最大负载电流的1.3倍,如果设计的电源要承受连续的短路输出,則吸纳二极管的最大承受电流能力要等于LM2596的极限输出电流。对吸纳二极管来说,最坏的情况是过载或输出短路,吸纳二极管的反向耐压至
16、少要为读大输入电压的1.25倍。吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近LM2596,此二极管的管脚要短,连接的铜线也要短。由于所需的二极管开关速度快、正向压降低,所以,肖特基二极管是首选,同吋、它的性能和效率都很好,特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好。超快恢复二极管的典型恢复时间为50ns或更快.象IN5400系列的整流二极管速度很慢通常不用。输入电容的选择(CIN)为了防止在输入端出现大的瞬态电压、在输入端和地之间妾加一个低等效电阻的铝或锂电容作为旁路电容,这个电容要韮近IC。另外,输入电容电流的均方根值至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数
17、不能低于直流负载电流的一半。几个不同的铝电解电容的典型均方根电流值所对应的曲线如图13所示。对铝电解电容,其耐压值要为最大输入电压的1.5倍.义须注意的是,如果使用了但电容,则它的耐压要为输入电压的2倍,推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用資;片电容为输入旁路电容时妥特别小心,因为这可能会在输入脚处引起非帑严重的噪声。固定输出调节器设计实例Vour5V,Vjx(max)-12V,IL0AD(max)-3A步骤:1.电感的选择(LI)按图5所示的电感选择方法选择输出为5V时的电感。由图5可见,电压为12V的水平线和电流为3A的垂直线的交叉区域所对应的电感值为33mH.代号为L40.所需的电
18、感值为33pH,从表S中L40那行所列的4个厂家的电感序列号中选择一个电感(通帑,表貼和直插的电感椰有),最好使用磁屏蔽结构的电感器.输出电容的选择(Cour)从表2所示的快速设计器件选择中,先选择输出电压为5V的那几行,在负载电流列中,选择一条与你应用中所需电流我接近的一条电流线,在本例中,选择3A的电流线。在我大输入电压列中,选择一条与你应用中所需输入电压读接近的一条电压线、在本例中,选择15V所对应的电压线。在这条线上所列的就是使用效果最好的电感和电容。输出电压为5V吋,则电容的耐压至少应为7.5V或更高。但是,即使在低等效电阻下和开关级、220pF/10V的铝电解电容也会产生大约225
19、Q的等效阻抗,这么大的等效电阻会在输出端产生相对高的输出纹波电压。要把纹波电压降到输出电压的1%或更低,就需要选择一个耐压(低等效电阻的)更高或容值更高的电容.一个16V或25V的电容几乎可以把纹波电压降到原来的一半.吸纳二极管的选择(D1)参考图9。在这个例子中,5A-20V的肖特基二极管IN5823可以产生很好的效足,而且,在输出短路的情况下,也不会过载.输入电容的选择(Cn)输入耐压和电流均方根是输入电容的重要参数。如果输入电压是12V,那么,铝电解电容的耐压要大于18V(1.5xVlN)下一个更高的电容耐压值为25V.在调节器中输入电容的电流均方根大约是直流负载电流的一半、在本例中.负
20、载电流为3A,那么,输入电容的电流均方根至少为1.5A、利用图13所示的曲线图可以选择合适的电容。在曲线图中,35V的电压线所对应的电流均方根值大于1.50A的电容为680pF,于是,我们就可以选出一个680mF/35V的电容。对于选择直插元件的设计,680pF/35V的电解电容就足够了,其他种类或其他厂家的电容可以用来提供足够的均方根纹波电流。对于选择表贴元件的设计,可以选用固态但电容,但是、吴注意的是、必须测试电容的浪涌电流值。AVX公司的TPS系列及VISHAY公司的593D系列的器件的浪涌电流值都经过测试了。条件电感输出电容直插式电解电容表贴式锂电容输出电压V负载电流A我大输入电压V电
21、感值pH电感号#PANASONICHFQ系列(pF/V)NICHICONPL系列(pF/V)AVXTPS系列(MF/V)VISHAY595D系列(MF/V)3.33522L41470/25560/16330/6.3390/6.3722L41560/35560/35330/6.3390/6.31022L41680/35680/35330/6.3390/6.34033L40560/35470/35330/6.3390/6.32622L33470/25470/35330/6.3390/6.31033L32330/35330/35330/6.3390/6.34047L39330/35270/50330
22、/10330/1053822L41470/25560/16220/10330/101022L41560/25560/25220/10330/101533L40330/35330/35220/10330/104047L39330/35270/35220/10330/102922L33470/25560/16220/10330/102068L38180/35180/35100/10270/104068L38180/35180/35100/10270/101231522L41470/25470/25100/16180/161833L40330/25330/25100/16180/163068L441
23、80/25180/25100/16120/204068L44180/35180/35100/16120/2021533L32330/25330/25100/16180/162068L38180/25180/25100/16120/2040150L4282/2582/2568/2068/25图2LM2596固定输出快速设计器件选择表可调输出调节器的设计步骤条件:Vovr为可调节的输出电压,Vjx(max)为技大直流输入电压,Irad(max)为我大负载电流,F-开关频率(为固定值150KHZ)步骤:1.输出电压值的计算(即选择图1中的R1和R2)利用以下的公式来选择适当的电阻值,这里的VrefT
24、QV,在240Q和1.5KQ之间为R1选择一个适当的阻值。低阻值使敏感的反馈脚的噪声容限降到最小(选用耕度为1%金属膜电阻、可以使温度系数降低,随吋间的稳定度最好)。5魯)2.电感的选择(L1)可以通过以下的公式计算电感电压与微秒的乘积ETE!=(验-)-J贮盂-(V卩S)其中Vsat为内部开关饱和电压,且VSAT-1.16VVd为二极管正向压降,Vd-0.5V,用前面公式中所得的ET的值,从图7的纵坐标上找一个相匹配的电感序号。在横坐标上选一个最大的负载电流。由ET值和最大的负载电流值的交叉处确定一个电感区域.每个区域都由一个电感值和一个电感序号(LXX)表征。从图8所列的4个生产厂家的元件
25、号中选一个适当的电感、最好使用磁屏蔽结构的电感器.3输出电容的选择(Com)在大多数的使用中,使用82mF-820mF之间的低等效电阻(LowESR)的电解电容或固态锂电容效果嵌好,电容要靠近IC、管脚要短,连接的铜线要短。不妾使用大于820mF的电容。为了简化电容选择步骤,请参阅表3所示的电容快速选择,这个表包含了最好的设计方案所需的不同的输出电压和输出电容。1 电容的耐压至少应是输出电压的1.5倍,有时,为了得到纹波低的输出电压需要更高的电容耐压值。4前馈电容(Gt,见图1)当输出电压大于10V时,就需要一个补偿电容,这个电容的典型值在100pF-33nF之间,同时,与输出电压设迅电阻R2
26、并联。对于高输出电压、低输入-输出电压吋和/或低等效电阻的输出电容等情况,这个电容可以使电路格外稳定,如固态锂电容。CpF=31X103XR2这个电容可以是瓷片电容.塑胶或云母电容等(因为Z5U/Y5V片电容性能不稳定,所以建议不要使用这种电容)。5.吸纳二极管的选择(D1)吸纳二极管的最大承受电流能力至少吴为最大负载电流的1.3倍.如果设计的电源要承受连续的短路输出,則吸纳二极管的最大承受电流能力要等于LM2596的极限输出电流。对吸纳二极管来说,最坏的情况是过载或输出短路,吸纳二极管的反向耐压至少要为最大输入电压的1.25倍.吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近LM2596、此二极管的管脚要
27、短,连接的铜线也要短。由于所需的二极管开关速度快、正向压降低,所以,肖特基二极管是首选,同吋、它的性能和效率都很好,特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好,但是,一些有突然关断性能的这种器件可能会引起不稳定或电歳感应的问題。超快恢复二极管的典型恢复时间为50ns或更快,但IN5400系列的整流二极管速度很慢,通帑不用.6输入电容的选择(Cin)为了防止在输入端出现大的瞬态电压,在输入端和地之间妥加一个低等效电阻(LowESR)的铝或锂电容作为旁路电容.这个电容妾龛近IC。另外,输入电容屯流的均方根值至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数不能低于
28、直流负载电流的一半.几个不同的铝电解电容的典型均方根电流值所对应的曲线如图13所示.对铝电解电容.其耐压值要为最大输入电压的1.5倍且要靠近IC。必须注意的是、如果使用了锂电容、则推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用电介质固定的資;片电容为输入旁路电容吋要特别小心,因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声,可调输出调节器设计实例条件:Vout-20V,Vin(max)-28V,Iload(max)-3A,F-开关频率(为固定值150KHz)步骤:输出电压值的计算(即选择图1中的R1和R2)选择耕度为1%的1KQ的电阻R1,来计算R2、R2-1K(16.26-1)-15.26K,接近于赫度
29、为1%的154K,所以,取R2-15.4KQ,2.电感的选择(L1)A.可以通过以下的公式计算电感电压与微秒的乘积ETEE)匿詰墙(V-kls)E-T=C6.84)器遵6.67(V.Lls)=34.2(V-|ls)ET-34.2(Vs)【load(nmx)-3A由图7,34(Vps)的水平线和3A的垂直线的交叉处所确定的电感为47pH,电感代号为L39。如图8所示的表格、在L39所在的行中,选择一个电感器件号、最好使用磁屏蔽结构的电感器输出电容的选择(Cout)从表3所示的快速设计器件选择中,先选择一个输出电压列,在输出电压列中,选择一条与你应用中所需电压最接近的一条电压线,在本例中.选择24
30、V的电压线.在输出电容部分,从4个不同的生产厂家所列的直插的电解电容和表贴的但电容中选择一个。输出电压为20V时,则电容的耐压至少应为30V或更烏。在本例中,35V或50V的电容都可使用,如果需要低的输出纹波电压时,也可以选择50V。只要与表中所列的相近,则其它厂家的低ESR电容也可以使用。前馈电容(Cff)表3包括不同输出电压所对应的前馈电容值,在本例中,需要一个560pF的电容。吸纳二极管的选择(D1)参考图11。在这个例子中、5A-40V的肖特基二极管IN5825可以产生很好的效杲,而且,在输出短路的情况下,也不会过载.输入电容的选择(CiN)输入耐压和电流均方根是输入电容的重要参数。如
31、果输入电压是28V、那么,铝电解电容的耐压要大于42V(L5xV氏),既然下一个更高的电容耐压值为50V,那么,就妥使用一个50V的电容。使用电容耐压值是一种保守的方法、愿意时可以对它加以修正。LM2596的输入电容的电流均方根大约是直流负载电流的一半,在本例中,负载电流为3A、那么、输入电容的电流均方根至少为1.5A,利用图13所示的曲线图可以选择合适的电容。在曲线图中,注意50V的电压线所对应的电流均方根值大于1.50A的电容,于是,我们就可以选出一个680pF/50V或为470mF/50V的电容。对于选择直插元件的设计,680uF/50V的电解电容就足够了,其他种类或其他厂家的电容可以用
32、来提供足够的均方根纹波电流。对于选择表贴元件的设计,可以选用固态锂电容,但是,吴注意的是,必须测试电容的浪涌电流值。AVX公司的TPS系列及VISHAY公司的593D系列的器件的浪涌电流值都经过测试了。输出电压V直插式输出电容表貼式输出电容PANASONICHFQ系列(pF/V)NICHICONPL系列(mF/V)前馈电容AVXTPS系列(MF/V)VISHAY595D系列(mF/V)前馈电容2820/35820/3533nF330/63470/433nF4560/35470/3510nF3306339063lOnF6470/25470/253.3nF220/10330/103.3nF9330
33、/25330/251.5nF100/16180/161.511F12330/25330/25InF100/16180/16InFl 输出电压V直插式输出电容表贴式输出电容直插式输出电容表贴式输出电容输出电压V直插式输出电容表贴式输出电容输出电压V15220.35220/35680pF68/20120/20680pF24220/35150/35560pF33/2533/25220pF28100/50100/50390pF10/3515/50220pFon-5432o9g74X1111K50.8I.II1.522.53最大鱼裁电流(A)图4LM2596D3.3QML01.5最大负载电流(AJ图6L
34、M2596口120,60,8LD1.521.534201512198(A)凹-tfvsK疇图3输出电容和前馈电容选择表l #最大负载电流(A)图5LM2596口5.0最大贡载电流(A)图7LM2596OADJ1 序号/电感pH/电流(A)SchottRencoPulseEngineeringCoilcraft直插式表贴直插式表贴直插式表贴表貼L15/22/0.996714835067148460RL-1284-22-43RL1500-22PE-53815PE-53S15-SDO3308-223L21/68/0.996714407067144450RL-5471-5RL1500-6SPE-538
35、21PE-53821-SDO3316-6S3L22/47/1.17671440S067144460RL-5471-6PE-53822PE-53822-SDO3316-473L23/33/1.406714409067144470RL-5471-6PE-53823PE-53823-SDO3316-333L24/22/1.706714837067148480RL-1283-22-43PE-53824PE-53825-SDO3316-223L25/15/2.106714838067148490RL-1283-15-43PE-53825PE-53824-SDO3316-153L26/330/0.8067
36、14410067144480RL-5471-1PE-53826PE-53826-SDO5022P-334L27/220/1.006714411067144490RL-5471-2PE-53827PE-53827-SDO5022P-224L28/150/1.206714412067144500RL-5471-3PE-53828PE-53828-SDO5022P-154L29/100/1.476714413067144510RL-5471-4PE-53829PE-53829-SD05022P-104L30/68/1.786714414067144520RL-5471-5PE-53830PE-538
37、30-SDO5022P-6S3L31/47/2.206714415067144530RL-5471-6PE-53831PE-53831-SDO5022P-473L32/33/2.506714416067144540RL-5471-7PE-53932PE-53832-SDO5022P-333L33/22/3.106714439067144500RL-1283-22-43PE-53933PE-53833-SDO5022P-223L34/15/3.406714440067144790RL-1283-15-43PE-53934PE-53834-SDO5022P-153L35/220/1.7067144
38、170RL-5473-1PE-53935PE-53S35-SL36/150/2.10671441S0RL-5473-4PE-54036PE-53S36-SL37/100/2.5067144190RL-5472-1PE-54037PE-53S37-SL38/68/3.1067144200RL-5472-2PE-54038PE-53S38-SL39/47/3.5067144210RL-5472-3PE-54039PE-53S39-SL40/33/3.56714422067148290RL-5472-4PE-54040PE-53S40-SL41/22/3.506714423067148300RL-5
39、472-5PE-54041PE-53S41-SL42/150/2.7067144410RL-5473-4PE-54042PE-53842-SL43/100/3.467144240RL-5473-2PE-54043L44/68/3.4067144250RL-5473-3PE-54044图8电感厂家的产品型号VR输出电流3A输出电流4A-6A直插表贴直插表贴肖特基超快恢复肯特基超快恢复肖特基超快恢复肖特基超快恢复20V所有这类二极管的最低耐压为50VMURS32030WF10IN5820所有这类二极管的最低耐压为50VMUR320所有这类二极管的最低耐压为50VMURS62050WT10SR502
40、所有这类二极管的最低耐压为50VMUR620HER601SK32SR302IN5823NIBR320SB52030V30WQ03IN5821SK33MBR3305OWQO3SR50331DQ03IN582440VIN5822SB53OSK34SR30450WQ04SR504MBRS340MBR340IN582530WQ0431DQ04SB54050V或更SK35SR3O5MBRS360MBR3505OWQO5SB55O30WQ0531DQ055OSQO8O图9二极管选择表1 使用说明管脚描述侧视图I丨1顶视图1 #1 VIN正输入端,在这个管脚处必须加一个适当的输入旁路电容来减小暂态电压,同吋
41、为LM2596提供所需的开关电流。GND接地端Output输出端,这个脚上的电压可在(十VinVsat)和-0.5V(大约)间转换。为了减小耦合、PCB上连接到该脚的铜线区域要尽量小。Feedback反馈端,这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈回路。ONOFF这个管脚可以利用逻辑电平把LM2596切断,使输入电流就降到大约80pA.将这个管脚的电压下拉到低于大约1.3V时,LM2596就被打开;而上拉到高于1.3V(最大到25V)时,LM2596就被关断。如果不需要使用这个功能,就可以把这个管脚接地或开路,使IC处于打开的状态。外接元件输入电容C】n这是一个加在输入端和地之间的低等效电阻(Lo
42、wESR)的铝或但旁路电容。且必须通过短导线,使其靠近LM2596,这个电容可以防止在输入端出现过大的瞬态电压,同时为LM2596在每次开关吋提供瞬态电流.对输入电容而言,最重吴的参数是耐压和均方根电流。由于在开关调节器(LM2596)的输入电容中流过相对较高的均方根电流,所以.是以均方根电流而不是以电容值或耐压值为标准来选择输入电容.可以把电容的均方根电流范国看作是电容的功率范国,即均方根电流流过电容内部的等效电阻产生的功率而使电容的温度上升.电容的均方根电流是由产生使内部温度高于环境温度(105T)10X:所需热量的电流值来决定的,电容把热莹散发到周围环境中的能力将决定电容可以安全工作的我
43、大电流。表面大的电容的均方根电流范围也较大。对于给定的电容值,在体积上,高电压的电解电容要大于低电压的电解电容,这样就有利于把更多的热莹做发到周围的环境中去,同样,它的均方根电流范围也更大。使电解电容在高于均方根电流的情况下工作会缩短它工作寿命、高温会加速电容电解液的蒸发,最终导致电容的损坏。在选择电容时,要参照(查阅)生产厂家提供的数据表上的最大均方根纹波电流。在最大环境温度为4(TC时,一般要选择一个最大均方根纹波电流为直流负载电流的0.5倍的电容.当环境温度达到70时,最好选择我大均方根纹波电流为直流负载的0.75倍的电容,而电容的耐压值至少要高于最大输入电压的1.25倍.有时为了满足均
44、方根电流的需要,帑常选择耐压值更高的电容。图13示出了电解电容耐压值、电容值和均方根电流之间的关系。这些曲线包括了设计有关开关调节器的应用所需的低等效阻抗、高稳定度的尼古拉斯PL系列的电解电容。其他的电容厂家也提供了类似的电容,但是,使用时一般要检查其电容数据表。示准的”电解电容一般等效阻抗高,均方根电流低,寿命短.22002000180016001400120010008006004002000680IX多/4花/33OH/7270ktF/,/150F/1:20*F/:1020304050607080电容耐压值(V)图13电解电容耐压值.电容值和均方根电流之间的关系由于尺寸小、性能好,所以,
45、一般使用表贴固态锂电容作为输入旁路电容、但是、有几点必须爭先预防.当超过所能承受的突变屯流时,有一小部分固态锂电容会被去穿。有几个电容厂家对其全部产品做了浪涌电流检查,以使这种潜在的问题达到最少。如杲需妥高的启动电流时,就要在但电容前面加一些电阻或电感,或选择耐压值高的电容。对铝电解电容,均方根纹波电流必须达到负载电流那么大。前馈电容(Cff)当输出电压大于10V或输出电容的等效电阻很小时,要加一个前馈电容Cff,如图1(b)所示,这个电容是用来对反馈环路进行补偿和增加相位裕量以提高环路的稳定度。对Cff的选择,请参阅相关的设计步骤,输出电容(CotT)这个电容是用来对输出滤波以及提高环路的稳
46、定性,在设计开关调节器的应用中,必须使用小阻抗或低等效电阻(LOWESR)的电解电容或固态但电容。在选择输出电容时,几个重要的参数是:40035030025020015010050082kIFA1oriIIitB_0二二0220(曰)700500400300200、403020-40-2002040608010012001020304050607080电容耐压值(V)图14电容等效电阻值与耐压值间的关系曲线温度(C)图15电容等效电阻值与温度间的关系曲线(1)lOOKHz吋的等效阻抗(ESR);(2)我大纹波电流均方根值;(3)耐压值;(4)标称容量。等效电阻(ESR)是最主要的参数。输出电容
47、的等效电阻值有一个上限和一个下限.如果需要输出电压的纹波电压小吋、则希望输出电容的等效电阻值小些,这个值由可容许的试大纹波电压决定,一般是输出电压的1%-2%,但是,如果输出电容的等效电阻值太小,就有可能使反馈环路不稳定,我终导致输出端起振。使用表中所列的电容或相类似的电容,会解决这个问題,铝电解电容的等效电阻值与其电容值和耐压值有关,在许多情况下,电解电容的耐压值低则其等效电徂就小(见图14),通常,在需妥输出纹波电压小等效阻抗低的情况下、要选用耐压值高的电解电容。许多不同的开关电源的设计中,只需妥三、四种电容值或几种不同的耐压值的输出电容就可以满足设计要求。在温度低于-25吋,建议不要使用
48、电解电容,因为低温下电解电容的等效电阻值会急剧増加(见图15)由于固态但电容在温度低于-25t时等效电徂很好,所以,建议在温度低于-25C时,要使用固态但电容。吸纳二极管在LM2596的应用(调节器)中,需要一个吸纳二极管来为电感电流(当开关闭合时)提供通路、这必须是一个快速二极管且要靠近LM2596、管脚要短.相连接的导线也要短。由于肖特基二极管开关速度快.正向压降小,所以,使用中其性能很好,特别是在输出电压低的应用中(5V或更低).超快恢复或高效整流二极管在使用中性能也很好。但是在突然关闭时,可能会引起不稳定或电歳千扰。电感的选择所有的调节器都有两种基本的工作方式:连续型和非连续型,两者之
49、间的区别在于流过电感的电流的不同,或者是连续流过,或者是在一个开关周期内经过一段吋间后变为0.每一种工作模式都有可以影响调节器性能和需求的不同特点。当负载电流很小吋,许多设计中都采用非连续模式。LM2596既可以用于连续型也可以用于非连续型。连续工作模式:在多数情况下,人们更喜欢用连续模式,它能够提供更大的输出功率,同时,峰值开关电流电感电流.二极管电流和输出纹波电压很小。但是,这就需要更大的电感以维持流过电感中的电流的连续性,尤其是在输出负载电流小或输入电压很大的情况下。为了简化选择电感的过程,请参阅图4-图7。这是在假定调节器工作于连续模式,并且电感的纹波屯流的峰峰值为设计的最大输出电流的
50、菜个百分数这个电感纹波电流峰峰值的百分数不是固定的,它可以随着不同的负载电流而改变。如图16所示。10-504030200.511.522.53|电感I区域最大负载电流(A)图16当工作在连续模式时,电感电流波形从三角波到锯齿波变化(由输入电压决定),而电流波形的平均值等于输出的直流负载电流。非连续工作模式:以上所将的电感选择方式只适用于连续工作模式,而对于低电流或/和高输入电压的应用情况下,非连续模式就是更好的选择。在这种情况下所需的电感尺寸更小,而电感值只需妥连续模式的1/2-1/3,在非连续模式下,峰值开关电流和电感电流会更高些,但是在这种低负载电流(1A或小于1A)的情况下,读大的开关
51、电流仍小于极限开关电流。非连续工作模式的电压波形和连续工作模式的电压波形有很大的区别,在输出脚波形上有较弱的正弦噪音存在,但是,对非连续工作模式而言,这是正帑的,并不是由反馈环路的不稳定所引起的。在非连续工作模式下,有一段吋间内开关管和二极管都不工作.电感电流降到了0,在这段时间内,有少量的能量在电感和开关管/二极管之间流通.同吋由寄生电容引起了噪音、通常情况下、这不会成为问题,除非放大倍数足够大以至于使它超过了输入电压,即便如此,也只有很下的能量损耗。不同的电感类型或不同的磁芯材料会造成不同的程度的噪音,磁芯为铁素体的电感,由于其磁芯损耗很小,于是造成了很大的噪音、而磁芯损耗很大的狭芯电感造成的噪音反而很小。如果需妥、可以在给电感家一些RC网络(与电感并联)以抑制噪音。输出纹波电压和暂态电压工作在连续模式下的开关电源的输出电压可能会在开关频率上包含一些锯齿波电压、而在锯齿波的峰值上可能会含有一些短毛刺。输出纹波电压是由电感的纹波电流和电容的等效电阻引起的,典型的输出纹波电压可以丛输出电压的0.5%到3%。吴获得小的纹波电压,输出电容的等效电阻一定要小,但是,当使用等效电阻极小的输出电容吋、一定妾注意这可能会影响反馈环路的稳定性,并最终导致縮出端的振荡问题。如果希望输出纹波电压很小(低于20mV),则推荐使用
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