DC DC開關電源晶元的使用(LM2596)

2021-10-04 18:02:35 字數 3167 閱讀 8367

此電路由乙個dc-dc開關穩壓晶元(lm2596)和乙個線性穩壓晶元(ams1117)組成,可以將7-40v的輸入電壓轉換5v和3.3v的電壓輸出此處只對前半部分開關穩壓晶元做介紹,線性穩壓晶元另一篇文章介紹。

此dc-dc晶元降壓穩壓主要是基於buck電路。網上對buck電路介紹很多,此處只大致講解。

buck基本電路形式:

三極體導通時:

電源經過三極體給電容c充電,給負載rl供電,同時電感l開始儲能。

三極體關斷時:

通過二極體構成迴路,電容c和電感l為負載rl供電,但是電流在緩慢減小。

由上圖可見,通過對三極體基極施加高低電平(pwm)可以控制三極體的導通與關斷,從而達到降壓的目的。

結論:vo=vi*d(vo是輸出電壓,vi是輸入電壓,d是三極體基極pwm的占空比)

因為d在0~1之間,因此輸出電壓一定小於輸入電壓。(具體推導過程可自行查詢)

lm2596是降壓型電源管理單片積體電路的開關電壓調節器

★能夠輸出3a的驅動電流

★轉換效率高,70%~90%。

★固定輸出版本有3.3v、5v、12v,可調版本可以輸出小於37v的各種電壓。

此晶元即是上面buck電路中三極體的部分,後面電容電感等需要外接。

開關及基準電壓:on/off引腳為低電平時開啟此晶元,同時產生乙個1.235v的參考電壓,用於與反饋電壓比較,實現穩壓。

限流保護:當經過晶元的電流大於4.5a時,晶元自動關閉。

過熱保護:當晶元溫度過高時自動關閉。

三極體輸出:可簡單理解為buck電路中的開關三極體。

輸出反饋:feedback腳接在電路的輸出端,通過輸出端的反饋電壓與基準電壓1.235v進行比較,從而檢測輸出電壓是否偏離所需電壓,進而對晶元進行相應的穩壓控制。其中r1值固定2.5kω,r2值由晶元型號決定(不同輸出電壓,r2不同,對於電壓可調的型號,需外接r1和r2)。例如圖中所示,5v輸出的晶元r2=7.6kω。因為vref=vo*r1/(r1+r2)。1.235≈5*2.5/(2.5+7.6)

假設(以5v輸出為例):當vo由於vi的波動大於5v時,反饋檢測電阻r1上的電壓將大於1.235v,此電壓vr1與基準電壓vref通過誤差放大器,將vref-vr1(為負數)的值放大(這樣,即使微小的誤差也會被檢測到)。然後送入比較器與一鋸齒波比較,比較器即對應輸出高低電平控制后級的latch(如下圖所示,占空比增大)。比較輸出為1時latch輸出低電平,比較輸出為0時latch輸出高電平,相當於對比較器輸出取反(實際latch類似於乙個sr觸發器,比較器輸出接到r輸入,此不做詳解)。那麼三極體基極接收到的pwm占空比減小,由buck電路的結論可知,占空比減小,輸出電壓減小,從而使輸出處於動態平衡,穩定在5v。

資料手冊接法

最上面的原理圖即按此接法略加修改,此為固定的5v電壓輸出

二極體d:為了在三極體關斷時,可以立刻使此二極體導通形成迴路,需要選擇反向恢復時間短的二極體,例如ss34(肖特基二極體)或es2d(超快恢復二極體)。

電感l:在要求不高的情況下,選擇33uh的功率電感即可。

輸入輸出端電容c:均由乙個220uf的電解電容和乙個100nf的陶瓷電容構成(最上面的原理圖)。可濾除高頻率和低頻率的雜波,同時輸出端還作為buck電路中的儲能電容。

大小電容濾波的原理可看此篇博文:電容濾波

此為資料手冊中給出的輸出可調型號晶元的連線電路。相當於把輸出固定型號晶元的檢測電阻r1,r2從晶元中提出,可根據需要自行配置。同時,如果把r2換成可調電阻,即可通過改變其阻值實現輸出電壓的調節。同樣滿足vref=vo*r1/(r1+r2)

tips:在實際焊接測試的過程中,有一點需要格外注意:當lm2596的輸出端沒有接220uf的大濾波電容(電解電容)時,可能會使輸出的電壓有很大的紋波,無法正常使用。

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