Главная › Обзоры ›

10.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~17 мин.

DataSheet

Перейти на AliExpress.com

Особенности — 3.3 В, 5В, 12В, и регулируемое

Схема подключения (Для фиксированного входного напряжения)

Схема включения LM2596

**Абсолютные максимальные значения (1)**
Напряжение питания	45В
Напряжение на выводе ON/OFF	-0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Feedback (Обратная связь)	-0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Ground (стабильное)	-1В
Рассеиваемая мощность	Внутренне ограничена
Диапазон температур хранения	от -65°C до +150°C
Электростатическая восприимчивость
Для модели человеческого тела(2)	2 кВ
Значения температур
Корпус DDPAK/TO-263
Конвекция (60 сек.)	+215°C
Ик излучение	+260°C
Корпус TO-220 (Пайка, 10 сек.)	+260°C
Максимальная температура p-n перехода	+150°C

(1) Абсолютные максимальные значения показывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства. Эксплуатационные значения указывают условия в которых устройство может функционировать, но не обеспечивают конкретные пределы производительности. Для обеспечения спецификаций и условий испытания см. Электрические характеристики.

(2) Модель человеческого тела представляет собой конденсатор 100 пФ, который разряжается на каждом выводе, через резистор 1,5 кОм.

**Эксплуатационные значения**
Диапазон температур	−40°C ≤ T_J ≤ +125°C
Напряжение питания	от 4,5 В до 40 В

Электрические характеристики LM2596-3.3

Спецификация для T_J = 25°C — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-3.3	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
V_OUT	Выходное напряжение	4.75 В ≤ V_IN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ I_LOAD ≤ 3 A	3,3	В
3.168/3.135	В (мин.)
3.432/3.465	В (макс.)
η	Эффективность	V_IN = 12 В, I_LOAD = 3A	73	%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Понижающий преобразователь LM2596

Электрические характеристики LM2596-5.0

Спецификация для T_J = 25°C — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-5.0	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
V_OUT	Выходное напряжение	7 В ≤ V_IN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ I_LOAD ≤ 3 A	5,0	В
4.800/4.750	В (мин.)
5.200/5.250	В (макс.)
η	Эффективность	V_IN = 12 В, I_LOAD = 3A	80	%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

Электрические характеристики LM2596-12

Спецификация для T_J = 25°C — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-12	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
V_OUT	Выходное напряжение	15 В ≤ V_IN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ I_LOAD ≤ 3 A	12	В
11.52/11.40	В (мин.)
12.48/12.60	В (макс.)
η	Эффективность	V_IN = 25 В, I_LOAD = 3A	90	%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

Схема импульсного преобразователя SEPIC: два варианта выполнения

Электрические характеристики LM2596-ADJ

Спецификация для T_J = 25°C — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-ADJ	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
V_FB	Напряжение обратной связи	15 В ≤ V_IN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ I_LOAD ≤ 3 A	1.230	В
1.193/1.180	В (мин.)
1.267/1.280	В (макс.)
η	Эффективность	V_IN = 12 В, I_LOAD = 3A	73	%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

Электрические характеристики для всех версий выходного напряжения

Спецификация стандартным шрифтом для T_J = 25°C, и жирным шрифтом для других значений диапазона рабочих температур. Если не указано иное, V_IN = 12 В для 3.3 В, 5 В, и регулируемой версии и V_IN = 24 В для 12 В версии. I_load = 500 мА.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-XX
Тип. (1)	Предельные (2)
I_b	Ток смещения обратной связи	Только для регулируемой версии, V_FB= 1.3 В	10	нА
50/100	нА(макс.)
f_o	Частота генератора	См.(3)	150	127/110	кГц
127/110	кГц(мин.)
173/173	кГц(макс.)
V_sat	Напряжение насыщения	I_out = 3 А (4),(5)	1.16	В
1.4/1.5	В(макс.)
DC	Макс. коэффициент заполнения	См. (5)	100	%
Мин. коэффициент заполнения	См. (6)
I_CL	Предельный ток	Пиковый ток (4),(5)	4.5	А
3.6/3.4	А(мин.)
6.9/7.5	А(макс.)
I_L	Выходной ток утечки	Напряжение на выходе 0 В (4),(6)	50	мкА(макс.)
Напряжение на выходе -1 В (7)	2	мА
30	мА(макс.)
I_Q	Ток покоя	См. (6)	5	мА
10	мА(макс.)
I_STBY	Ток покоя в режиме ожидания	Напряжение на выводе вкл./выкл. 5 В(выкл.) (7)	80	мкА
200/250	мкА(макс.)
θ_JC	Тепловое сопротивление	Корпус TO-220 или TO-263 от кристалла к корпусу	2	°C/Вт
θ_JA	Корпус TO-220, от кристалла к окружающей среде	50	°C/Вт
θ_JA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	50	°C/Вт
θ_JA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	30	°C/Вт
θ_JA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	20	°C/Вт
Вывод вкл./выкл. как дискретный вход	1.3	В
V_IH	Пороговое напряжение	Нижнее (Вкл.)	0.6	В(Макс.)
V_IL	Верхнее (Выкл.)	0.2	В(Мин.)
I_H	Ток на выводе вкл./выкл.	V_LOGIC = 2.5 В (Вкл.)	5	мкА
15	мкА(макс.)
I_L	V_LOGIC = 0.5 В (Вкл.)	0.03	мкА
5	мкА(макс.)

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

DC-DC преобразователи

(3) Частота переключения уменьшается, когда активируется вторая стадия с ограничением тока.

(4) Нет диода, катушки индуктивности или конденсатора, подключенных к выходным контактам.

(5) Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 0V, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на ON.

(6) Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 12V для 3.3V, 5V, и ADJ. версий, и 15V для 12V версии, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на OFF.

(7) V_IN = 40 В.

Схемы включения

Схема представленная на Рис. 1 использует вывод включения/выключения (ON /OFF), чтобы обеспечить временную задержку между моментом изменения напряжения на входе и изменением напряжения на выходе. При повышении напряжения на входе, начинает заряжаться конденсатор С1, тем самым устанавливая высокий уровень напряжения на выводе ON /OFF, что удерживает регулятор в выключенном состоянии. После того как конденсатор зарядится, ток в цепи прекращается, и на выводе ON /OFF через резистор R2 устанавливается низкий уровень напряжения. Это включает регулятор. Резистор R1 служит для ограничения напряжения на выводе ON /OFF (максимум 25 В), а также снижает чувствительность к помехам в цепи питания и ограничивает ток заряда конденсатора C1. При высокой пульсации напряжения на входе, следует избегать большого времени задержки, так как пульсация на выводе ON /OFF осложнит работу схемы. Эта схема будет полезна там, где источник питания на входе имеет ограничения по току. Она позволяет входному напряжению увеличиться до рабочего напряжения и только потом подключает регулятор.

Блокировка при снижении напряжения

В некоторых схемах применения LM2596 требуется, чтобы микросхема оставалась отключена до тех пор, пока входное напряжение не достигнет заданного уровня. Функция блокировки при снижении напряжения применяется в схемах импульсных преобразователей, показанных на Рис. 2, Рис. 3. В схеме на Рис. 2 имеется постоянное напряжение для включения и отключения, задаваемое стабилитроном Z1. Если нужен гистерезис, схема на Рис. 2 может обеспечить напряжение включения отличное от напряжения выключения (напряжение на стабилитроне плюс примерно 1 В). Общий гистерезис при этом представляется приблизительно равным выходному напряжению. Если напряжение на стабилитроне превышает 25 В, подключается дополнительный резистор 47 кОм. Он соединяет вывод ON /OFF с землей для того, чтобы напряжение на этом выводе оставалось в пределах 25 В.

Рис. 2 Схема с блокировкой при снижении напряжения

Схема инвертора

Схема на Рис. 3 преобразует положительное напряжение на входе в отрицательное на выходе с общей землей. Схема работает как стабилизатор с компенсационной обратной связью. В данной схеме для получения – 5 В применяется LM2596-5.0. Для получения других значений выходного напряжения могут применяться другие серии LM2596, в том числе и регулируемая. Поскольку такая топология может поддерживать выходное напряжение больше или и меньше входного, выходной ток в значительной степени зависит от входного и выходного напряжений. Кривые представленные на Рис 4. Дают возможность подбора тока в нагрузке при различных значениях входного и выходного напряжений. Максимальное напряжение на регуляторе равно абсолютной сумме входного и выходного напряжений и не должно превышать 40 В. Например при преобразовании напряжения + 20 В в -12 В, на входе регулятора будет напряжение 32 В относительно земли. Диод D1 служит для фильтрации пульсаций или шумов от прохождения через конденсатор C_IN на выход, при небольшой нагрузке или без нее. Диод Шоттки рекомендуется применять при низких входных напряжениях (из-за низкого падения напряжения), для более высоких напряжений можно использовать диод с накоплением заряда (импульсный диод).

Без диода D3 при подаче напряжения на вход, зарядный ток через конденсатор C_IN может дать положительное напряжение в несколько вольт на выходе. Диод D3 ограничивает это напряжение.

Из-за различий в работе инверторов стандартная процедура разработки схемы не использует метод подбора индуктивности. В большинстве случаев применяется индуктивность 33 мкГн, 3.5 А.

Тип инвертора показанный на Рис. 3 Требует больших суммарных токов на входе для запуска, даже при небольших значениях нагрузки. При запуске инвертора токи на входе достигают максимальных значений ( для LM2596 4.5 А) и должны удерживаться на этом уровне не менее 2 мс, пока напряжение на выходе не достигнет номинального значения. Фактическое время зависит от выходного напряжения и емкости конденсатора C_OUT. Из-за больших пусковых токов в схеме используется задержка запуска, задаваемая цепочкой C1, R1 и R2 . Задержка запуска дает время зарядиться конденсатору C_IN, а тот в свою очередь обеспечивает больший ток на входе. Увеличивая емкость C_IN, можно добиться работы в более сложных условиях эксплуатации.

Рис. 3 Схема инвертора на -5 В с задержкой включения

</p>

C_IN — 68 мкФ/25 В танталовый серии Sprague 595D или 470 мкФ/50 В электролитический Panasonic HFQ

C_OUT —47 мкФ/20 В танталовый Sprague 595D или 220 мкФ/25 В электролитический Panasonic HFQ

Рис. 4 Кривые зависимости тока в нагрузке от напряжений на входе

Схема отключения регулятора

Использование вывода ON /OFF в схеме импульсного понижающего стабилизатора, для отключения, очень просто. Для включения стабилизатора на вывод ON /OFF нужно подать напряжение ниже 1.3 В (относительно земли). Для включения нужно подать напряжение выше 1.3 В. В схеме инвертора применяется другая цепь, так как вывод GND подключен не к земле, а к выходу с отрицательным уровнем напряжения. Два разных метода отключения инвертора показаны на Рис. 5 и Рис. 6.

Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли

Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли с использованием оптопары

Печатная плата для версии с фиксированным выходным напряжением

C_IN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
C_OUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
L1—47 мкГн, L39, Renco

Печатная плата для версии с изменяемым выходным напряжением

C_IN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
C_OUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
L1—47 мкГн, L39, Renco
R1—1 кОм, 1%
R2 рассчитывается по формуле:
C_FF подбирается из таблиц ниже

Выходное напряжение (В)	Емкость C_FF
2	33 нФ
4	10 нФ
6	3.3 нФ
9	1.5 нФ
12	1 нФ
15	680 пФ
24	560 пФ
28	390 пФ

Купить готовый преобразователь

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Цена: $0.75

Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами. Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные. Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится. В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.Доставка и внешний вид: Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное. Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора. Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение. Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.Схема проще не придумаешь: Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отличаются. Видимо что есть в наличии, то и ставят. Хуже уже не будет. На скорую руку припаял провода и нагрузку в виде проволочного резистора 2.2 Ом 10 Вт. Для ограничения температуры при нагреве, резистор был помещен в воду. На стенде доступно 2 напряжения 12 Вольт и 24 Вольта. Первое включение провел без нагрузки, для регулировки выходного напряжения, что бы не сжечь платку. Вращая винт резистора добился напряжения на выходе 5 Вольт. Нагрузка 2.2 Ом подразумевает ток 2.27 Ампера, что укладывается в заявленные параметры платы а так же мои потребности с небольшим запасом, поскольку я раздобыл сдвоенный разъем с дохлой материнской платы: По 1 Амперу на порт. 10 минут работы под нагрузкой и дикий нагрев платы. Фото с тепловизора: Обратная сторона Ахтунг! Температура 115С на диоде и 110С на микросхеме (сторона с деталями) и 105С с обратной стороны. Температура дросселя около 70С, многовато, но в насыщение не входит. Предельная температура для диода 150С, а для микросхемы 125С. Ни в какие ворота не лезет. Начал думать что это брак или в очередной раз я купил дешевую фигню.Скачал документацию на микросхему и обнаружил что этот преобразователь имеет паршивенькое КПД. А все из за того, что ключевой элемент в микросхеме является биполярный транзистор, который хоть и работает в ключевом режиме, но в открытом состоянии на нем падает прилично напряжения. Повышение напряжения на входе до 24 Вольт ситуацию никак не спасло. График КПД при токе нагрузки 3 Ампера: Т.е. примерно 80% при питании от борт сети автомобиля. Выходит на микросхеме выделяется при нагрузке 3 А 3.7Вт, а еще греется диод и дроссель. Заменой диода (3А 40В) и дросселя (47мкГн), а так же установкой радиатора можно было бы решить проблему с нагревом, но к чему такие усилия, когда за те же деньги можно взять более продвинутые понижающие преобразователи.Попытка исправить ситуацию: На обратную сторону через теплопроводящий клей установил небольшой радиатор (распилил радиатор от неисправного блока питания компьютера).

Диод планировал брать там же из «дежурки» С дросселем немного сложнее, но думаю нашел бы с большим сечением обмоточного провода (учитывая приличный разброс индуктивности в применяемых китайцами дросселях). Попытка включить и снять показания температуры привела к краху =) я перепутал полярность и спалил микросхему. Сэкономил, надо было штук 5 сразу брать на эксперименты, а лучше не брать вообще, ибо этот древний преобразователь настолько ужасен что в конкретно примененной плате даже 50% характеристик не отрабатывает.HintНа просторах сети обнаружил нетипичное применение микросхеме LM2596 — усилитель звуковой частоты класса D! Сигнал подается на вход 4 «обратная связь». Частота дискредитации правда не более 150 КГц. Ни в коем случае не призыв собирать усилитель на базе преобразователя, для этого есть специализированные микросхемы =)Выводы неутешительны: Плата в том виде, как она продается не оправдывает заявленные характеристики. Причем зависимость от тока нагрузки гораздо выше, чем от изменения напряжения. Доработать плату можно заменив половину деталей, но какой в этом смысл? Все же если вам нужен понижающий преобразователь (step down), то лучшей альтернативой обозреваемому были бы преобразователи собранные на микросхемах: LM2577, LM 2678 и аналогичных. На данный момент я уже заказал несколько плат на пробу заявлено КПД 96%PsПока я очень долго планировал поставить на машину USB порты, моя машинка поехала в утиль 🙁 но все же нашлось еще место, куда бы я поставил преобразователь взамен трансформаторному блоку питания: Это раз (там где креативненькая надпись): Это два (передняя планка с USB портами выдрана из старого корпуса от компьютера стенки «корпуса» оргстекло): Специально к обзору изготовил нагрузочную платку для проверки зарядных устройств (даже спалил парочку, не выдержали нагрузки). на али такие продаются готовые около 1$:Котэ:

Микросхема LM2596 это монолитный DC-DC преобразователь постоянного напряжения 3-40 вольт до уровня 3.3, 5, 12 вольт, с максимальным током нагрузки до 3 A. Есть версии с регулируемым выходом. Устройство характеризуется наличием внутренней частотной компенсации, рабочей частотой 150 кГц, защитной схемой от короткого замыкания и полного отключения при перегреве. Применяется в регулируемых импульсных блоках питания, стабилизаторах, светодиодных драйверах и др.

Распиновка

Корпус устройства имеет пять контактов, которые имеют следующее назначение:

входное напряжение (V_IN);
преобразованное выходное напряжение (V_OUT);
общий контакт (Gnd);
для обратной связи (Feedback);
включение/выключение (ON/OFF).

Производится в классическом корпусе TO-220 (модель LM2596T), с различными вариантами свинцового изгиба и для поверхностного монтажа TO-263 (модель LM2596S), D2PAK-5.

Характеристики lm2596 DC-DC

Микросхема lm2596 имеет следующие технические характеристики:

Напряжение — вход: от 4 до 40 В (до 60 вольт в версии HV);
Напряжение — выход: от 1.25 до 37 В (фиксированное/регулируемое);
Номинальный выходной ток: 2 А;
Максимальный выходной ток, с теплоотводом: до 3 А;
Выходная пульсация: < 30 мВ;
Рабочая частота: 150 кГц;
КПД при низких напряжениях 70-75%, высоких до 95%;
Рабочая температура: от – 45 до +85 °C

Маркировка

Устройство выпускается с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Обычно, производители указывают номиналы выходного напряжения через дефис на корпусе микросхемы, например -3.3, -5.0, -12. Если выходное питание регулируемое, то в конце маркировки указано adj, например lm2596t adj.

Hw 411 dc-dc, c таким дополнением в наименовании товара продаются уже готовые модули регулируемых блоков питания, в которых lm2596s-adj или его аналоги является основным элементом. Такие сборки еще называют регулируемыми стабилизаторами напряжения на lm2596. Встречаются HW-411 на базе более новой микросхемы XL4015, с улучшенными характеристиками по току до 5 А. Некоторые производители оснащают HW 411 дисплеем, он отображает информацию о его работе и выдаваемом выходном питании.

Регулировка

Для получения требуемого уровня выходного напряжения надо изменить сопротивление в цепи обратной связи микросхемы. Вот функциональная блок-схема понижающего модуля lm2596 dc dc.

Таким образом, надо подключить к контакту Feedback переменный резистор. В зависимости от версии микросхемы он будет соединен последовательно с внутренним резистором R₂. Путем изменения сопротивления переменного резистора, надо добиться необходимого уровня на выходе микросхемы.

Типовые схемы включения

Порядок подбора элементов и схемы включения с фиксированным и регулируемым питанием приведен в техническом описании устройства. В зависимости от требуемого выходного напряжения и тока в нагрузке, подбирают катушку индуктивности (L1), управляющий диод (D1), конденсаторы на выходе (C_OUT) и входе (C_IN) микросхемы. Управляющий диод подбирают, учитывая возможное появление короткого замыкания на выходе микросхемы. Типовая схема с регулируемым выходным напряжением приведена ниже.

Данная схема взята из datasheet от производителя Texas Instrument. Это техническое описание включает онлайн-калькулятор для подбора элементов для этой схемы. Для использования его придется пройти процедуру регистрации на сайте производителя. В связи с популярностью устройства, в сети встречаются перевод технического описания на русском языке.