Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 12

Понижающий преобразователь LM2596

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:

  1. входное напряжение (VIN);
  2. преобразованное выходное напряжение (VOUT);
  3. общий контакт (Gnd);
  4. для обратной связи (Feedback);
  5. включение/выключение (ON/OFF).

Pin-LM2596t-300x195.jpg

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

lm2596-TO220-TO263-300x136.jpg

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.

LM2596S-ADJ-300x231.jpg

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 (COUT) и входе (CIN) 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.

Меры безопасности

Не допускайте перегрева устройства, особенно при потреблении тока в нагрузке более 2 А. При увеличении потребляемой мощности потребуется охлаждение.

При подаче напряжения не перепутайте плюс с минусом. Неправильное подключение к источнику питания, чаще всего, приводит к выходу устройства из строя.

Аналоги

В качестве замены могут подойти следующие интегральные схемы: LM2678, L5973D, ST1S10, ST1S14, XL4015.

Производители и DataSheet lm2596

Производят следующие компании:

Понижающие DC-DC преобразователи все чаще и чаще находят свое применение в быту, хозяйстве, автомобильной технике, а также в качестве регулируемых блоков питания в домашней лаборатории.

К примеру, на большегрузном автомобиле напряжение бортовой кабельной сети может составлять +24В, а вам необходимо подключить автомагнитолу или другое устройство с входным напряжение +12В, тогда такой понижающий преобразователь вам очень пригодится.

Микросхема LM2596 есть ни что иное, как импульсный понижающий регулятор напряжения. Она выпускается как на фиксированное напряжение (3.3В, 5В, 12В) так и на регулируемое напряжение (ADJ). На базе регулируемой микросхемы и будет построен наш понижающий DC-DC преобразователь.

Рекомендую к прочтению статью «Регулируемый стабилизатор напряжения на LM2576», микросхемы LM2576 и LM2596 практически идентичны, расположение выводов и обвязка одинаковые, разница в частоте генератора и некоторых параметров.

Схема преобразователя

Основные параметры регулятора LM2596

Входное напряжение………. до +40В

Максимальное входное напряжение ………. +45В

Выходное напряжение………. от 1.23В до 37В ±4%

Частота генератора………. 150кГц

Выходной ток………. до 3А

Ток потребления в режиме Standby………. 80мкА

Рабочая температура от -45°С до +150°С

Тип корпуса TO-220 (5 выводов) или TO-263 (5 выводов)

КПД (при Vin= 12В, Vout= 3В Iout= 3А)………. 73%

Хотя КПД может и достигать 94%, он зависит от входного и выходного напряжения, а также от качества намотки и правильности подбора индуктивности дросселя.

Согласно графика, взятого из даташита, при входном напряжении +30В, выходном +20В и токе нагрузки 3А, КПД должен составить 94%.

Также у микросхемы LM2596 есть защита по току и от перегрева. Замечу, что на неоригинальных микросхемах данные функции могут работать некорректно, либо вовсе отсутствуют. Короткое замыкание на выходе преобразователя приводит к выходу из строя микросхемы (проверил на двух LM-ках), хотя тут удивляться и нечему, производитель не пишет в даташите о присутствии защиты от КЗ.

Элементы схемы

Все номиналы элементов указаны на схеме электрической принципиальной. Напряжение конденсаторов С1 и С2 выбирается в зависимости от входного и выходного напряжения (напряжение входа (выхода) + запас 25%), я установил конденсаторы с запасом, на напряжение 50В.

Конденсатор C3 —  керамический. Номинал его выбирается согласно таблицы из даташита. Согласно этой таблицы емкость C3 подбирается для каждого отдельного выходного напряжения, но так как преобразователь в моем случае регулируемый, то я применил конденсатор средней емкости 1нФ.

Диод VD1 должен быть диодом Шоттки, или другим сверхбыстрым диодом (FR, UF, SF и др.). Он должен быть рассчитан на ток 5А и напряжение не меньше 40В. Я установил импульсный диод FR601 (6А 50В).

Дроссель L1 должен быть рассчитан на ток 5А и иметь индуктивность 68мкГн. Для этого берем сердечник из порошкового железа (желто-белого цвета), наружный диаметр 27мм, внутренний 14мм, ширина 11мм, ваши размеры могут отличаться, но чем больше они будут, тем лучше. Далее мотаем двумя жилами (диаметр каждой жилы 1мм) 28 витков. Я мотал одиночной жилой диаметром 1,4мм, но при большой выходной мощности (40Вт) дроссель грелся сильно, в том числе и из-за недостаточного сечения жилы. Если мотать двумя жилами, то в один слой обмотку положить не удастся, поэтому нужно мотать в два слоя, без изоляции между слоями (если эмаль на проводе не повреждена).

Через резистор R1 протекает малый ток, поэтому его мощность 0,25Вт.

Резистор R2 подстроечный, но может быть заменен на постоянный, для этого его сопротивление рассчитывается на каждое выходное напряжение по формуле:

Где R1 = 1кОм (по даташиту), Vref = 1,23В. Тогда, посчитаем сопротивление резистора R2 для выходного напряжения Vout = 30В.

R2 = 1кОм * (30В/1,23В — 1) = 23,39кОм (приведя к стандартному номиналу, получим сопротивление R2 = 22кОм).

Таким образом, можно рассчитать сопротивление резистора R2 для любого выходного напряжения (в рамках возможного диапазона).

Также, зная сопротивление резистора R2, можно рассчитать выходное напряжение.

Испытания понижающего DC-DC преобразователя на LM2596

При испытаниях на микросхему был установлен радиатор площадью ≈ 90 см² .

Испытания я проводил на нагрузке сопротивлением 6,8 Ом (постоянный резистор, опущенный в воду). Изначально на вход преобразователя я подал напряжение +27В, входной ток составил 1,85А (входная мощность 49,95Вт). Выходное напряжение я выставил 15,5В, ток нагрузки составил 2,5А (выходная мощность 38,75Вт). КПД при этом составил 78%, это очень даже неплохо.

После 20 мин. работы понижающего преобразователя диод VD1 нагрелся до температуры 50°С, дроссель L1 нагрелся до  температуры 70°С, сама микросхема нагрелась до 80°С. То есть, во всех элементах есть резерв по температуре, кроме дросселя, 70 градусов для него многовато.

Поэтому для эксплуатации данного преобразователя на выходной мощности 30-40Вт и более, необходимо мотать дроссель двумя (тремя) жилами и выбирать больший по размерам сердечник. Диод и микросхема могут долговременно держать температуру 100-120°С без каких-либо опасений (кроме нагрева всего что рядом находится, в том числе и корпуса). При желании можно установить на микросхему больший по размеру радиатор, а у диода VD1 можно оставить длинные выводы, тогда будет тепло отводиться лучше, либо прикрепить (припаять к одному из выводов) небольшую пластинку (радиатор). Также нужно как можно лучше залудить дорожки печатной платы, либо пропаять по ним медную жилу, это обеспечит меньший нагрев дорожек при долгой работе на большую выходную мощность.

Испытания продолжаются…

Подав на вход преобразователя напряжение +12В, входной ток составил 1,75А (потребляемая мощность 21Вт). Выходное напряжение я выставил 5,3 Вольт,  выходной ток составил 2,5А (выходная мощность 13,25Вт), КПД при этом составил уже 63%.

После 20 мин. работы преобразователя дроссель L1 нагрелся до температуры 45°С, микросхема LM2596 нагрелась до температуры 70°С,  температуру диода VD1 я не стал измерять, так как он был чуть горячим.

Пару слов о печатной плате…

В даташите представлен эскиз исполнения LM2596 в корпусе TO-220 с загнутыми выводами.

Я же покупал микросхему с прямыми выводами и сам их подгибал.

Так вот, перегнул я их не как в даташите, а наоборот. Соответственно печатную плату развел под неправильный изгиб выводов, но эта печатная плата оказалась удобнее. Даташитовский вариант мне не нравится вовсе, так как невозможно LM-ку установить на стенку корпуса блока питания или другого устройства. Поэтому я развел плату и под стандартный изгиб выводов, с возможностью установки большого радиатора или крепления к стенке корпуса. Поэтому, для вас в архиве лежат две рабочие печатные платы. Перемычки устанавливать как можно толще (диаметром не менее 1мм).

Даташит на LM2596 СКАЧАТЬ

Печатная плата понижающего DC-DC преобразователя на LM2596 СКАЧАТЬ

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

Схема подключения (Для фиксированного входного напряжения)

Схема включения LM2596

Vivodi-1024x381.png

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 ≤ TJ  ≤ +125°C
Напряжение питания от 4,5 В до 40 В

Электрические характеристики LM2596-3.3

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

Обозначение Параметр Условия LM2596-3.3

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 4.75 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 3,3 В
3.168/3.135 В (мин.)
3.432/3.465 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 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.

Электрические характеристики LM2596-5.0

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

Обозначение Параметр Условия LM2596-5.0

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 7 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 5,0 В
4.800/4.750 В (мин.)
5.200/5.250 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 3A 80 %

(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.

Электрические характеристики LM2596-12

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

Обозначение Параметр Условия LM2596-12

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 12 В
11.52/11.40 В (мин.)
12.48/12.60 В (макс.)
η Эффективность VIN = 25 В, ILOAD = 3A 90 %

(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.

Электрические характеристики LM2596-ADJ

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

Обозначение Параметр Условия LM2596-ADJ

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VFB

Напряжение обратной связи 15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 1.230 В
1.193/1.180 В (мин.)
1.267/1.280 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 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.

Электрические характеристики для всех версий выходного напряжения

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

Обозначение Параметр Условия LM2596-XX
Тип. (1) Предельные (2)
Ib Ток смещения обратной связи Только для регулируемой версии, VFB = 1.3 В 10 нА
50/100 нА(макс.)
fo Частота генератора  См.(3) 150 127/110 кГц
127/110 кГц(мин.)
173/173 кГц(макс.)
Vsat Напряжение насыщения Iout = 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)
ICL  Предельный ток Пиковый ток (4),(5)  4.5 А
 3.6/3.4 А(мин.)
6.9/7.5 А(макс.)
IL Выходной ток утечки Напряжение на выходе 0 В (4),(6) 50  мкА(макс.)
Напряжение на выходе -1 В (7) 2 мА
30 мА(макс.)
IQ Ток покоя  См. (6)  5  мА
 10 мА(макс.)
ISTBY Ток покоя в режиме ожидания Напряжение на выводе вкл./выкл. 5 В(выкл.)  (7) 80 мкА
200/250 мкА(макс.)
θJC Тепловое сопротивление Корпус TO-220 или TO-263 от кристалла к корпусу 2 °C/Вт
θJA Корпус TO-220, от кристалла к окружающей среде 50 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 50 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 30 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 20 °C/Вт
Вывод вкл./выкл. как дискретный вход 1.3 В
VIH Пороговое напряжение Нижнее (Вкл.) 0.6 В(Макс.)
VIL Верхнее (Выкл.) 0.2 В(Мин.)
IH Ток на выводе вкл./выкл. VLOGIC = 2.5 В (Вкл.) 5 мкА
15 мкА(макс.)
IL VLOGIC = 0.5 В (Вкл.) 0.03 мкА
5 мкА(макс.)

(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) 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) VIN = 40 В.

Схемы включения

Delayed_Startup.png
Рис. 1 Схема с плавным включением

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.

UNDERVOLTAGE_LOCKOUT.png
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 CIN 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 CIN 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 COUT. Из-за больших пусковых токов в схеме используется задержка запуска, задаваемая цепочкой C1, R1 и R2 . Задержка запуска дает время зарядиться конденсатору CIN, а тот в свою очередь обеспечивает больший ток на входе. Увеличивая емкость CIN, можно добиться работы в более сложных условиях эксплуатации.

Inverting_−5V_Regulator.png
Рис. 3 Схема инвертора на -5 В с задержкой включения

</p>

CIN — 68 мкФ/25 В танталовый серии Sprague 595D или 470 мкФ/50 В электролитический Panasonic HFQ
COUT47 мкФ/20 В танталовый Sprague 595D или 220 мкФ/25 В электролитический Panasonic HFQ
Typical_Load_Current.png
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.

Inverting_Regulator.png
Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли
Opto_Device.png
Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли с использованием оптопары
PC_BOARD_FIXED.png
Печатная плата для версии с фиксированным выходным напряжением
  • CIN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • COUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
  • L1—47 мкГн, L39, Renco
PC_BOARD_ADJUSTABLE.png
Печатная плата для версии с изменяемым выходным напряжением
  • CIN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • COUT—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: formula_r2.png
  • CFF подбирается из таблиц ниже
Выходное напряжение (В) Емкость CFF
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
ali_lm2596.png
Купить готовый преобразователь

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

Используемые источники:

  • https://shematok.ru/mikroshema/lm2596
  • https://audio-cxem.ru/shemyi/istochniki-pitaniya/ponizhayushhiy-dc-dc-preobrazovatel-na-lm2596.html
  • https://rudatasheet.ru/datasheets/dc-dc-lm2596/

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации