Микросхема lm2596

История — линейные стабилизаторы

Для начала, объясню чем плохи стандартные линейные преобразователи напряжения вроде LM78XX (например 7805) или LM317. Вот его упрощённая схема.

Главный элемент такого преобразователя — мощный биполярный транзистор, включенный в своём «исконном» значении — как управляемый резистор. Этот транзистор входит в состав пары Дарлингтона (для увеличения коэффициента передачи по току и снижения мощности, необходимой на работу схемы). Базовый ток задаётся операционным усилителем, который усиливает разность между выходным напряжением и заданным с помощью ИОН (источник опорного напряжения), т.е. он включен по классической схеме усилителя ошибки.

Таким образом, преобразователь просто включает резистор последовательно с нагрузкой, и управляет его сопротивлением чтобы на нагрузке гасилось, к примеру, ровно 5 вольт. Нетрудно посчитать что при понижении напряжения с 12 вольт до 5 (очень частый случай применения микросхемы 7805) входные 12 вольт распределяются между стабилизатором и нагрузкой в отношении «7 вольт на стабилизаторе + 5 вольт на нагрузке». На токе в полампера на нагрузке выделяется 2.5 ватта, а на 7805 — целых 3.5 ватта.

Получается что «лишние» 7 вольт просто гасятся на стабилизаторе, превращаясь в тепло. Во-первых, из-за этого возникают проблемы с охлаждением, а во-вторых на это уходит много энергии из источника питания. При питании от розетки это не очень страшно (хотя всё равно наносится вред экологии), а при батарейном или аккумуляторном питании об этом нельзя не помнить.

Другая проблема — таким методом вообще невозможно сделать повышающий преобразователь. Часто такая потребность возникает, и попытки решить этот вопрос двадцать-тридцать лет назад поражают — насколько сложен был синтез и расчёт таких схем. Одна из простейших схем такого рода — двухтактный преобразователь 5В->15В.

Нужно признать, что он обеспечивает гальваническую развязку, однако он неэффективно использует трансформатор — каждый момент времени задействована лишь половина первичной обмотки.

Забудем это как страшный сон и перейдём к современной схемотехнике.

Related Datasheets

Статус

Datasheets

ProductFolder Sample &Buy Support &Community Tools &Software TechnicalDocuments LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 – REVISED MAY 2016 LM2596 SIMPLE SWITCHERВ Power Converter 150-kHz3-A Step-Down Voltage Regulator1 Features 3 Description The LM2596 series of regulators are monolithicintegrated circuits that provide all the active functionsfor a step-down (buck) switching regulator, capable ofdriving a 3-A load with excellent line and loadregulation. These devices are available in fixed outputvoltages of 3.3 V, 5 V, 12 V, and an adjustable outputversion. 1 3.3-V, 5-V, 12-V, and Adjustable Output VersionsAdjustable Version Output Voltage Range: 1.2-Vto 37-V В± 4% Maximum Over Line and LoadConditionsAvailable in TO-220 and TO-263 Packages3-A Output Load CurrentInput Voltage Range Up to 40 VRequires Only 4 External ComponentsExcellent Line and Load Regulation Specifications …

Возможности дальнейшего развития

Улучшенные аналоги LM2596

Проще всего после этой микросхемы перейти на LM2678. По сути — это тот же самый stepdown преобразователь, только с полевым транзистором, благодаря которому КПД поднимается до 92%. Правда, у него 7 ног вместо 5, и он не pin-to-pin совместимый. Тем не менее эта микросхема очень похожа, и будет простым и удобным вариантом с улучшенной эффективностью.

L5973D – довольно старая микросхема, обеспечивающая до 2.5А, и немного более высокий КПД. Также у неё почти в два раза выше частота преобразования (250 кГц) — следовательно, требуются меньшие номиналы индуктивности и конденсатора. Однако, я видел что с ней происходит, если поставить её напрямую в автомобильную сеть — довольно часто выбивает помехами.

ST1S10 — высокоэффективный (КПД 90%) DC–DC stepdown преобразователь.

Требует 5–6 внешних компонентов;

• Сделан по схеме синхронного преобразования (т.е. вместо Step–down схемы применён полумост);
• Эффективность работы при малых нагрузках увеличена за счёт режима пропуска импульсов;
• Есть схема слежения за температурой и нагрузкой — отключается при критическом нагреве и при коротком замыкании;
• Работает на большой частоте — 900 кГц. Есть тактовый вход, позволяющий манипулировать частотой — например, при низкой нагрузке уменьшить частоту, при высокой увеличить. Также можно устроить spread frequency — хаотически менять частоту, чтобы уменьшить интенсивность шума в эфире, «размазав» этот шум по спектру.
• У него нет защиты от КЗ. Причём под «защитой» я имею в виду не защиту преобразователя (а он сам по себе прочный и стойкий), а защиту нагрузки. Есть много свидетельств тому, что при КЗ в нагрузке он выжигает нагрузку полностью Поэтому его не стоит использовать для экспериментов, а только для проверенных устройств — или ставить предохранитель.

ST1S14 — высоковольтный (до 48 вольт) контроллер. Большая частота работы (850 кГц), выходной ток до 4А, выход Power Good, высокий КПД (не хуже 85%) и схема защиты от превышения тока нагрузки делают его, наверное, лучшим преобразователем для питания сервера от 36–вольтового источника.

Если требуется максимальный КПД — придётся обращаться к неинтегрированным stepdown DC–DC контроллерам. Проблема интегрированных контроллеров в том, что в них никогда не бывает классных силовых транзисторов — типичное сопротивление канала не выше 200мОм. Однако если взять контроллер без встроенного транзистора — можно выбрать любой транзистор, хоть AUIRFS8409–7P с сопротивлением канала в пол–миллиома

DC-DC преобразователи с внешним транзистором

Хорошо зарекомендовал себя LTC1624, правда он довольно дорог и его тяжело найти — он уже устарел. Его аналог, MAX1627 — контроллер в корпусе SO–8, требует 5 внешних компонентов и P–канальный полевик.

Следующая часть

другие статьи

Драйвер светодиода      Питание от автомобильной сети        Питание сервера от DC-DC конвертеров      Самодельный PoE

Normal
0
false

false
false
false

RU
X-NONE
X-NONE

MicrosoftInternetExplorer4

Post Views:
9 885

USB-зарядник на LM2596

Можно сделать очень удобный походный USB-зарядник. Для этого необходимо настроить регулятор на напряжение 5В, снабдить его USB-портом и обеспечить питание зарядника. Я использую купленный в Китае радиомодельный литий-полимерный аккумулятор, обеспечивающий 5 ампер-часов при напряжении 11.1 вольта. Это очень много — достаточно для того чтобы 8 раз зарядить обычный смартфон (не учитывая КПД). С учётом КПД получится не меньше 6 раз.

Не забудьте замкнуть контакты D+ и D- гнезда USB, чтобы сообщить телефону что он подключен к заряднику, и передаваемый ток неограничен. Без этого мероприятия телефон будет думать, что он подключен к компьютеру, и будет заряжаться током в 500мА — очень долго. Более того, такой ток может даже не скомпенсировать ток потребления телефона, и аккумулятор вовсе не будет заряжаться.

Также можно предусмотреть отдельный вход 12В от автомобильного аккумулятора с разъёмом прикуривателя — и переключать источники каким-либо переключателем. Советую установить светодиод, который будет сигнализировать что устройство включено, чтобы не забыть выключить батарею после полной зарядки — иначе потери в преобразователе полностью посадят резервную батарею за несколько дней.

Такой аккумулятор не слишком подходит, потому что он рассчитан на высокие токи — можно попробовать найти менее сильноточную батарею, и она будет иметь меньшие размеры и вес.

Корпус / Упаковка / Маркировка

Application Notes

• AN-643 EMI/RFI Board Design (Rev. B)

  PDF, 742 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 3 май 2004Application Note 643 EMI/RFI Board Design

• Input and Output Capacitor Selection

  PDF, 219 Кб, Файл опубликован: 19 сен 2005

• AN-1197 Selecting Inductors for Buck Converters (Rev. B)

  PDF, 558 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 23 апр 2013This application report provides design information to help select an off-the-shelf inductor for anycontinuous-mode buck converter application.

• Semiconductor and IC Package Thermal Metrics (Rev. C)

  PDF, 201 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 19 апр 2016

• Buck Converters Provide a Battery Charger and System Power

  PDF, 61 Кб, Файл опубликован: 21 мар 2007

• Low EMI Layout Made SIMPLE With LM43600/1/2/3 and LM46000/1/2 (Rev. A)

  PDF, 512 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 12 сен 2014Printed Circuit Board (PCB) layout for Switched Mode Power Supplies (SMPS) is critical to achieve proper converter operation good thermal performance and excellent radiated EMI performance. Optimized board layout for low radiated EMI is made very simple by the package and pin arrangement of the SIMPLE SWITCHER Synchronous Buck Converter family LM4360x and LM4600x

• Simple Techniques Minimize Cross-Coupling in Distributed Power Systems

  PDF, 335 Кб, Файл опубликован: 21 мар 2007

• AN-1082 Adjust or Synchronize LM2586/88 Switching Frequency (Rev. B)

  PDF, 69 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 23 апр 2013Switching frequency is a very important parameter in switching power converters. As the switchingfrequency increases, the physical size of magnetic elements and other components in the circuit reducesignificantly. Switching frequency also plays a great role in control loop gain and compensation design.Switching frequency determines the maximum allowable bandwidth of the control loop. Switchi

• AN-1149 Layout Guidelines for Switching Power Supplies (Rev. C)

  PDF, 82 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 23 апр 2013When designing a high frequency switching regulated power supply layout is very important. Using agood layout can solve many problems associated with these types of supplies. The problems due to a badlayout are often seen at high current levels and are usually more obvious at large input to output voltagedifferentials. Some of the main problems are loss of regulation at high output current

• AN-1081 Low-Cost Low-Parts-Count DC/DC Converter With Multiple Outputs (Rev. B)

  PDF, 124 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 23 апр 2013This application report describes a simple low cost, low parts-count multiple output DC/DC converterbased on the LM2596 five terminal step-down switching regulator. The circuit described provides multipleoutput voltages (positive and negative) with good regulation using a step-down converter circuit withflyback windings. It uses only one switching regulator IC.

• AN-1229 SIMPLE SWITCHER PCB Layout Guidelines (Rev. C)

  PDF, 374 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 23 апр 2013This application report provides SIMPLE SWITCHER PCB layout guidelines.

• AN-1246 Stresses in Wide Input DC-DC Converters (Rev. C)

  PDF, 427 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 23 апр 2013This application note discusses stresses in wide input DC-DC converters.

Параметры

Экологический статус

Похожие записи:

Эквиваленты транзистора, динистора, тиристора, варикапа, замена деталей 12 примеров расположения розеток на кухне — встроенные, выдвижные и угловые Ангельские глазки: нюансы самостоятельной установки Как заменить аккумулятор (правильно снять и правильно поставить) Лампы опель астра h: лампочки какого типа подходят для фар ближнего, дальнего света и габаритов opel astra н Как заменить лампочку ближнего света на ларгусе: рассмотрим подробно и частые ошибки