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中文资料 LM2596电源降压调整器(2)

来源:网络收集 时间:2019-03-23 下载这篇文档 手机版
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水平轴时标: 100 μs/div. 水平轴时标: 200 μs/div.

A:输出电压,100 mV/div. (AC) A:输出电压,100 mV/div. (AC) B:500 mA to 2A 负载脉冲 B:500 mA to 2A 负载脉冲

测试电路和设计指南: 固定电压输出:

注:反馈线要远离电感通量,电路中的粗线一定要短,最好用地平面设计。

CIN —470 μF/ 50V, 铝电解电容,Nichicon “PL 系列” COUT —220 μF/ 25V铝电解电容,Nichicon “PL 系列” D1 —5A, 40V 肖特基整流器,1N5825 L1 —68 μH, L38 可变电压输出:

②反馈线要远离电感通量。

③电路中的粗线一定要短,最好用地平面设计。 CIN —470 μF/ 50V, 铝电解电容,Nichicon “PL 系列” COUT —220 μF/ 35V铝电解电容,Nichicon “PL 系列” D1 —5A, 40V 肖特基整流器,1N5825 L1 —68 μH, L38 这里 VREF = 1.23V

R1 —1 k?, 1% 选择R1 大约为1 k?, 使用一个1% 的电阻 CFF —参看应用信息部分。

注:①调节输出电压的电阻R1、R2要靠近LM2596的4脚且引脚要短。

FIGURE 1 标准测试电路及设计指南

在开关调节器中,PCB版面布局图非常重要。快速的开关电流与布线电感可产生电压瞬变,会造成问题。为减小电感和接地环路,图中所示的粗线部分在PCB板上要印制得宽一点,且要尽可能地短。为了取得最好的效果,外接元器件要尽可能地靠近开关集成电路,最好用地平面设计或单点接地。如果所用电感是磁芯开放式的,对它的位置必须格外小心。如果允许电感通量和敏感的反馈线、开关集成电路的地线以及输出端电容COUT的连线相交叉,则可能会引起一些问题。在输出可调的方案中,必须特别注意反馈电阻及其相关布线的位置。一方面电阻要靠近开关IC,另一方面相关的连线要远离电感,尤其是磁芯开放式的电感。(参见应用部分获取更多的信息)

设计步骤及实例

固定输出调节器的设计步骤

条件:VOUT =3.3V(或5V 、或12V), VI N(max)为最大直流输入电压,

ILOAD(max)为最大负载电流 步骤:

1. 电感的选择(L1)

A. 要根据图4、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。

B. 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)。

C. 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。 2. 输出电容的选择(COUT)

A. 在大多数的应用中,低等效电阻(Low ESR)的电解电容值在82μF到820μF之间,而低等效电阻(Low ESR)的固体钽电容值在10μF到470μF之间效果最好。电容应该靠近IC,同时,电容的管脚要短,连接的覆铜线也要短,电容值不要大于820μF。(参见应用说明的输出电容部分)

B. 为了简化电容选择步骤,请参阅表2所示的电容快速选择表,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。

C. 电解电容的耐压至少应是输出电压的1.5倍,为了确保较低的ESR和纹波更低的输出电压,需要更高耐压值的电容器。

3. 吸纳二极管的选择(D1)

A. 吸纳二极管的最大承受电流能力至少要为最大负载电流的1.3倍,如果设计的电源要承受连续的短路输出,则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。对二极管来说,最坏的情况是过载或输出短路。

B. 吸纳二极管的反向耐压至少要为最大输入电压的1.25倍。

C. 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,同时,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,而IN5400系列的整流二极管速度很慢,通常不用。 4. 输入电容的选择(CIN)

为了防止在输入端出现大的瞬态电压,在输入端和地之间要加一个低ESR(等效电阻)的铝或钽电容作为

旁路电容,这个电容要靠近IC。另外,输入电容的RMS(电流均方根值)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。必须谨慎使用固体钽电容器(见应用信息的输入电容器)。如果使用了钽电容,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。使用陶瓷电容为输入旁路电容时要特别小心,因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声。

固定输出调节器设计实例

条件:VOUT =5V,VIN(max)=12V,ILOAD(max)=3A 步骤:

1. 电感的选择(L1)

A. 按图5所示的电感选择方法选择输出为5V时的电感。

B. 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33μH,代号为L40。 C. 所需的电感值为33μH,从表8中L40那行所列的4个厂家的电感序列号中选择一个电感(通常,表贴和

直插的电感都有)。 2. 输出电容的选择(COUT) A. 参阅应用信息的输出电容器部分。

B. 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最接近的一条电流线,在本例中,选择3A的电流线。在最大输入电压列中,选择一条与你应用中所需输入电压最接近的一条电压线,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。 在这个例子中铝电解电容器从几个不同的厂家:

330 μF 35V Panasonic HFQ 系列 330 μF 35V Nichicon PL 系列

C. 输出电压为5V时,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,220μF /10V的铝电解电容也会产生大约225mΩ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。 3.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可以产生很好的效果,而且,在输出短路的情况下,也不会过载。

4. 输入电容的选择(CI N)

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(1.5×VIN),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680μF,于是,我们就可以选出一个680μF/35V的电容。对于选择直插元件的设计,680μF/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,可以选用固态钽电容,但是,要注意的是,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。

FIGURE

FIGURE 2 LM2596固定输出快速设计器件选择表 条件 输出 电压 V 负载 最大输 电流 入电压 A V 5 3 3.3 7 10 40 6 2 10 40 8 3 5 10 15 40 9 2 20 40 15 3 12 18 30 40 15 2 20 40 电感 输出电容 直插式电解电容 PANASONIC 电感号# HFQ系列 (μF/V) L41 L41 L41 L40 L33 L32 L39 L41 L41 L40 L39 L33 L38 L38 L41 L40 L44 L44 L32 L38 L42 470/25 560/35 680/35 560/35 470/25 330/35 330/35 470/25 560/25 330/35 330/35 470/25 180/35 180/35 470/25 330/25 180/25 180/35 330/25 180/25 82/25 NICHICON PL系列 (μF/V) 560/16 560/35 680/35 470/35 470/35 330/35 270/50 560/16 560/25 330/35 270/35 560/16 180/35 180/35 470/25 330/25 180/25 180/35 330/25 180/25 82/25 表贴式钽电容 AVX TPS系列 VISHAY 595D系列 电感值 μH 22 22 22 33 22 33 47 22 22 33 47 22 68 68 22 33 68 68 33 68 150 (μF/V) (μF/V) 330/6.3 330/6.3 330/6.3 330/6.3 330/6.3 330/6.3 330/10 220/10 220/10 220/10 220/10 220/10 100/10 100/10 100/16 100/16 100/16 100/16 100/16 100/16 68/20 390/6.3 390/6.3 390/6.3 390/6.3 390/6.3 390/6.3 330/10 330/10 330/10 330/10 330/10 330/10 270/10 270/10 180/16 180/16 120/20 120/20 180/16 120/20 68/25 可调输出调节器的设计步骤和设计实例(略)

电感值选择指南(连续模式)

以下4图均为:水平轴:最大负载电流(A), 竖直轴:最大输入电压(V)

FIGURE 4. LM2596-3.3 FIGURE 6. LM2596-12

FIGURE 5. LM2596-5.0 FIGURE 7. LM2596-ADJ

FIGURE 11. 二极管选择表

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