Od teorie k praxi: Implementace regulátoru napětí LM2596 ve vašich projektech

Regulátor napětí je napájecí obvod nebo zařízení, které může automaticky upravit výstupní napětí.Může stabilizovat napájecí napětí, které výrazně kolísá nebo nesplňuje požadavky elektrického zařízení v rozsahu nastavené hodnoty, což umožňuje normálně pracovat na jmenovitém pracovním napětí různé obvody nebo elektrická zařízení.Níže se ponoříme do funkcí, konfigurace PIN, struktury, principu rozvržení PCB a aplikací LM2596 Regulátor napětí.

Stabilizátor napětí je zařízení, které udržuje stabilní výstupní napětí a skládá se z řídicího obvodu, regulačního obvodu napětí, servomotoru atd. Když se změní vstupní napětí nebo zatížení, řídicí obvod bude reagovat na vzorkování, srovnání a reagovatAmplifikované výsledky a poté řídí servomotor.Tento proces způsobuje, že se poloha uhlíkového kartáče regulátoru napětí změní, což automaticky upravuje poměr zatáčky cívky, aby se zachovala stabilita výstupního napětí.

Regulátory napětí jsou rozděleny hlavně na lineární regulátory a přepínací regulátory.Obě regulují napětí systému, ale lineární regulátory jsou méně efektivní, zatímco přepínání regulátorů jsou efektivnější.Regulátory přepínání s vysokou účinností mohou bez ztráty přenášet většinu vstupního výkonu na výstup.

LM2596 je 3A proudový výstupní výstupní krok-down přepínač integrovaný napěťový regulační čip vyrobený společností Texas Instruments.Je vybaven pevným frekvenčním oscilátorem (150 kHz) a regulátorem referenčního napětí (1,23 V) a má kompletní ochranné obvody, včetně omezujícího proudu a tepelného vypnutí obvodů.Použití tohoto čipu může výrazně snížit poptávku po periferních zařízeních, čímž se vytvoří efektivní obvody stabilizující napětí.

Interně integruje čip kompenzaci a generátor pevného frekvence s přepínací frekvencí 150 kHz.Ve srovnání s regulátory přepínačů s nízkou frekvencí může používat menší specifikace součástí filtrování.Vzhledem k tomu, že zařízení vyžaduje pouze minimálně 4 externí komponenty a může používat univerzální standardní induktory, je použití LM2596 optimalizováno, což výrazně zjednodušuje návrh napájecího obvodu.

• ACT4523

• BD9876

• • LM2576

• Režim s nízkým výkonem, typická hodnota IQ je 80UA

• Jeho periferní obvod je jednoduchý a vyžaduje pouze alespoň 4 externí komponenty.

• Používá vnitřní oscilační frekvenci 150 kHz a je to regulátor přepínacího napětí druhé generace s nízkou spotřebou energie a vysokou účinností.

• Může dosáhnout externího výkonu pouze s pohotovostním proudem 80 UA.

• Má obvody pro sebeobranu (dvoustupňová ochrana s redukcí frekvence s omezením proudu a úplný ochranný obvod nadměrné teploty, který za abnormálních podmínek odřízne energii).

• Za specifických podmínek vstupního napětí a výstupního zatížení lze zaručit chybu výstupního napětí v rozsahu ± 4%a chyba frekvence oscilace může být zaručena v rozmezí ± 15%.

LM2596 má celkem pět kolíků.Jeho názvy a funkce pinů jsou následující.

PIN 1 (VIN): Jedná se o kladný vstupní zdroj napájení regulátoru přepínání IC.Na pin musí být přítomen vhodný vstupní obtokový kondenzátor, aby se minimalizoval přechodné napětí a poskytl požadovaný spínací proud do regulátoru.

PIN 2 (OUT): Interní spínač.Napětí na tomto kolíku se přepíná mezi přibližně (+Vin -VSAT) a přibližně -0,5 V s pracovním cyklem Voutvinu.Abychom minimalizovali spojení s citlivými obvody, musíme udržovat měděnou plochu PCB připojenou k tomuto kolíku na minimum.

Pin 3 (GND): Circuit Ground

PIN 4 (FB): Snížení nastaveného výstupního napětí pro dokončení zpětné vazby.

PIN 5 (ON '/OFF): Umožňuje použít logický signál k vypnutí obvodu regulátoru přepínání, čímž se sníží celkový vstupní napájecí proud na přibližně 8OUA.Táhnutí tohoto kolíku pod prahovou napětí přibližně 1,3 V zapne regulátor, zatímco tento kolík nad 1,3 V (až 25 V) vypne regulátor.Pokud tato funkce vypnutí není vyžadována, může být pin/off pin zapojen k pozemnímu kolíku nebo ponechán.V obou případech bude regulátor ve stavu ON.

LM2596 obvykle obsahuje následující části.

Uvnitř LM2596, obvykle při 1,23 V, najdeme zdroj referenčního napětí.Toto referenční napětí slouží jako základ pro porovnání vstupního napětí a výstupního napětí, což zajišťuje stabilitu výstupního napětí.

Zahrnuje zpětnou vazbu, která měří výstupní napětí (Vout) a porovná ji s referenčním napětím.Tímto způsobem jakákoli odchylka ve výstupním napětí generuje chybový signál, který je amplifikován a používá se k úpravě pracovního cyklu přepínání FET pro udržení stability.

Obsahuje vestavěné funkce tepelného vypnutí a omezení proudu pro ochranu IC a připojených komponent před poškozením.

Logika vnitřní kontroly spravuje operace načasování a přepínání.Obvykle běží na pevné frekvenci a je zodpovědný za zapnutí a vypnutí vnitřních FET.

Obvykle obsahuje vnitřní výkonový n-kanálový polní efektivní tranzistor (FET) použitý jako spínací prvek.Tato FET umožňuje LM2596 přepínat proudové cesty, čímž se sníží napětí.

Stejně jako v jakémkoli regulátoru přepínání je rozložení desky s plošným obvodu velmi důležité.Rychle přepínání proudů vychovaných s indukcí zapojení, toulavou kapacitou a parazitickou indukcí stop desky s plošným obvodem může generovat přechodné napětí, které mohou generovat elektromagnetické interference (EMI) a ovlivnit požadovanou operaci.Jak je uvedeno na obrázku, aby se minimalizovala indukčnost a pozemní smyčky, měla by být délka vodičů označených těžkými liniemi udržována co nejkratší.Pro dosažení nejlepších výsledků by mělo být použity jednobodové uzemnění nebo výstavbu pozemní roviny.

Na druhé straně by plocha PCB připojená k kolíku 2 (emitor vnitřního spínače) LM2596 měla být udržována na minimu, aby se minimalizovalo spojení s citlivými obvody.

Další citlivou součástí obvodu je zpětná vazba.Je důležité udržovat krátkou citlivou zpětnou vazbu.Chcete -li to zajistit, fyzicky najděte programovací rezistory v blízkosti regulátoru při použití nastavitelné verze regulátoru LM2596.

LM2596 využívá ovládací prvek PWM k udržení konzistentního výstupního napětí modulací doba zapínání a vypnutí přepínací trubice.Když vstupní napětí překročí výstupní napětí, aktivuje se přepínací trubice, což způsobí, že induktor ukládá energii, kondenzátor se vypouští a výstupní napětí zůstane stabilní.Naopak, když vstupní napětí klesne pod výstupní napětí, přepínač deaktivuje, což vede k uvolnění energie z induktoru, nabíjení kondenzátoru a stabilního výstupního napětí.Tento kontrolní mechanismus PWM umožňuje přesnou regulaci výstupního napětí.

• Bezdrátová komunikace: Může být použita v různých bezdrátových komunikačních zařízeních, která potřebují poskytnout stabilní výkon, včetně modulů Bluetooth, směrovačů WiFi a mobilních komunikačních zařízení.Může účinně převádět nestabilní napájecí napětí na stabilní výstupní napětí, čímž zajistí normální provoz bezdrátového komunikačního zařízení.

• LED osvětlení: LM2596 lze použít k šíření a kontrole systémů osvětlení LED k zajištění konstantního jasu a stabilního napájení.

• Elektronické prototypování: Rovněž se běžně používá v elektronickém prototypování, protože se snadno používá a levnější a může poskytnout požadovaný výkon.

• Napájení: LM2596 lze použít k navrhování různých typů napájecích zdrojů, včetně přepínání napájecích zdrojů a lineárních napájecích zdrojů.Dokáže převést vysokopěťový vstup (jako je 12V nebo 24V) na nízkonapěťový výstup (například 5V nebo 3,3 V), který potřebuje, poskytovat stabilní a spolehlivé energie pro senzory, LED osvětlení, mikrokontroléry, elektronická zařízení atd.

Vstupní napětí desky může být mezi 4 V a 35 V;Jeho výstupní napětí lze nastavit mezi 1,25 V a 25 V.Jedním z regulačních orgánů na správní radě je převodník a druhým je převodník.

Série regulačních orgánů LM2596 jsou monolitické integrované obvody, které poskytují všechny aktivní funkce pro regulátor přepínání dolů (Buck), schopné řídit 3-A zatížení s vynikající regulací linky a zatížení.

LM2596 je v podstatě regulátor napětí navržený jako převodník.Dokáže zvládnout vstupní napětí až do 40 V a účinně je kroutí dolů, aby vytvořil dolní, stabilní výstupní napětí (Vout), které může být až 3V nebo vysoko až 35 V.

LM2596 je běžně používaný populární regulátor přepínání IC.Nastavitelná verze může zabírat vstupní napětí od 4,5 V na 40V a převést ji na variabilní napětí získávání až 3a pokračujícího proudu.

Převodník DC-DC BUCK LM2596 je všestranný a užitečný nástroj pro převod vyššího vstupního napětí na nižší výstupní napětí.Může být použit k napájení více zařízení s různými požadavky na napětí z jednoho zdroje a má vestavěnou ochranu proti proudu pro větší bezpečnost.