Od teorii do praktyki: wdrożenie regulatora napięcia LM2596 w swoich projektach

Regulator napięcia to obwód zasilający lub sprzęt, który może automatycznie dostosować napięcie wyjściowe.Może ustabilizować napięcie zasilania, które wahają się znacznie lub nie spełnia wymagań urządzeń elektrycznych w zestawie wartości ustalonej, umożliwiając normalną pracę różnych obwodów lub urządzeń elektrycznych na napięciu roboczym.Below, we will delve into the features, pin configuration, structure, PCB layout principle, and applications of LM2596 Regulator napięcia.

Stabilizator napięcia to urządzenie, które utrzymuje stabilne napięcie wyjściowe i składa się z obwodu sterującego, obwodu regulacyjnego napięcia, silnika serwomechanizmu itp. Po zmianach napięcia wejściowego lub obciążenia obwód sterujący zareaguje na pobieranie próbek, porównanie iWzmocnione wyniki, a następnie napęd silnik serwomechanizmu.Proces ten powoduje zmianę położenia pędzla węglowego regulatora napięcia, automatycznie dostosowując stosunek obrotu cewki w celu utrzymania stabilności napięcia wyjściowego.

Regulatory napięcia są podzielone głównie na liniowe regulatory i regulatory przełączające.Oba regulują napięcie systemowe, ale regulatory liniowe są mniej wydajne, podczas gdy regulatory przełączania są bardziej wydajne.Ogólnopolowe regulatory o wysokiej wydajności mogą przenieść większość mocy wejściowej na wyjście bez utraty.

LM2596 to prąd 3A wyjściowe przełączanie zintegrowanego regulatora napięcia produkowanego przez Texas Instruments.Jest wyposażony w oscylator o stałej częstotliwości (150 kHz) i regulator napięcia odniesienia (1,23 V) i ma pełne obwody ochrony, w tym ograniczenie prądu i obwody wyłączania termicznego.Zastosowanie tego układu może znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na urządzenia peryferyjne, budując w ten sposób wydajne obwody stabilizujące napięcie.

Chip integruje wewnętrznie kompensację częstotliwości i stały generator częstotliwości, z częstotliwością przełączania 150 kHz.W porównaniu z regulatorami przełączników o niskiej częstotliwości może używać mniejszych specyfikacji komponentów filtrowania.Ze względu na fakt, że urządzenie wymaga tylko minimum 4 komponentów zewnętrznych i może używać uniwersalnych standardowych induktorów, zastosowanie LM2596 jest zoptymalizowane, co znacznie upraszcza konstrukcję obwodu zasilacza przełączającego.

• ACT4523

• BD9876

• • LM2576

• Tryb rezerwowy o niskiej mocy, typowa wartość IQ to 80UA

• Jego obwód peryferyjny jest prosty, wymagający tylko co najmniej 4 komponentów zewnętrznych.

• Wykorzystuje wewnętrzną częstotliwość oscylacji 150 kHz i jest regulatorem napięcia przełączania drugiej generacji o niskim zużyciu energii i wysokiej wydajności.

• Może osiągnąć zewnętrzny zasilanie z zaledwie 80UA prąd gotowości.

• Ma obwody samoobrony (dwustopniowa ochrona prądu ograniczania częstotliwości i pełny obwód ochrony o nadmiernej temperaturze, który odcina moc w nieprawidłowych warunkach).

• W określonych warunkach napięcia wejściowego i obciążenia wyjściowego błąd napięcia wyjściowego można zagwarantować w zakresie ± 4%, a błąd częstotliwości oscylacji może być zagwarantowany w zakresie ± 15%.

LM2596 ma w sumie pięć pinów.Nazwy i funkcje pinów są następujące.

Pin 1 (VIN): Jest to dodatni zasilacz wejściowy regulatora przełączania IC.Odpowiedni kondensator obwodnicy wejściowej musi być obecny na PIN, aby zminimalizować przejściowe napięcie i zapewnić wymagany prąd przełączający do regulatora.

Pin 2 (Out): Wewnętrzny przełącznik.Napięcie na tym styku przełącza się między około (+VIN -VSAT) a około -0,5 V z cyklem służby Voutvina.Aby zminimalizować sprzężenie z wrażliwym obwodem, musimy utrzymać obszarem miedzi PCB podłączoną do tego pinu do minimum.

Pin 3 (GND): obwód uziemienia

PIN 4 (FB): Wyczuwanie wyrejestrowanego napięcia wyjściowego, aby zakończyć pętlę sprzężenia zwrotnego.

Pin 5 (ON/OFF): Umożliwia użycie sygnału logicznego do wyłączenia obwodu regulatora przełączającego, zmniejszając w ten sposób całkowity prąd zasilania wejściowego do około 8ouA.Wyciągnięcie tego pinu poniżej napięcia progowego około 1,3 V włącza regulator, jednocześnie wyciągając ten styk powyżej 1,3 V (do 25 V) wyłącza regulator.Jeśli ta funkcja wyłączania nie jest wymagana, pin z włączaniem/wyłączaniem może być podłączony do szpilki uziemiającej lub pozostawić.W obu przypadkach regulator będzie w stanie.

LM2596 zwykle zawiera następujące części.

Wewnątrz LM2596, zazwyczaj przy 1,23 V, znajdziemy źródło napięcia odniesienia.To napięcie odniesienia służy jako podstawa porównywania napięcia wejściowego i napięcia wyjściowego, zapewniając stabilność napięcia wyjściowego.

Zawiera pętlę sprzężenia zwrotnego, która mierzy napięcie wyjściowe (vout) i porównuje je z napięciem odniesienia.W ten sposób każde odchylenie napięcia wyjściowego generuje sygnał błędu, który jest wzmacniany i używany do dostosowania cyklu pracy FET przełączającego w celu utrzymania stabilności.

Zawiera wbudowane cechy wyłączania termicznego i ograniczania prądu w celu ochrony IC i podłączonych komponentów przed uszkodzeniem.

Logika kontroli wewnętrznej zarządza operacjami czasowymi i przełączającymi.Zwykle działa z ustaloną częstotliwością i jest odpowiedzialny za włączenie i wyłączenie wewnętrznych FET.

Zazwyczaj zawiera wewnętrzny tranzystor pola (FET) mocy N-Kanałowy zastosowany jako element przełączający.Ten FET pozwala LM2596 przełączać ścieżki prądu, zmniejszając w ten sposób napięcie.

Podobnie jak w każdym regulatorze przełączającym, układ płytki drukowanej jest bardzo ważna.Szybko przełączające się prądy związane z indukcyjnością okablowania, zbłąkaną pojemność i pasożytniczy indukcyjność śladów płytki drukowanej mogą generować przepustowość napięcia, które mogą generować interferencje elektromagnetyczne (EMI) i wpływać na pożądaną operację.Jak wskazano na zdjęciu, aby zminimalizować indukcyjność i pętle uziemienia, długość przewodów wskazanych przez ciężkie linie powinny być tak krótkie, jak to możliwe.Aby uzyskać najlepsze wyniki, należy zastosować jednopunktowy uziemienie lub konstrukcję płaszczyzny uziemienia.

Z drugiej strony obszar PCB podłączony do pin 2 (emiter wewnętrznego przełącznika) LM2596 powinien być ograniczony do minimum, aby zminimalizować sprzężenie z wrażliwym obwodem.

Kolejną wrażliwą częścią obwodu jest sprzężenie zwrotne.Ważne jest, aby wrażliwe okablowanie sprzężenia zwrotnego.Aby to zapewnić, fizycznie zlokalizuj rezystory programowania w pobliżu regulatora, przy użyciu regulowanej wersji regulatora LM2596.

LM2596 wykorzystuje kontrolę PWM w celu utrzymania spójnego napięcia wyjściowego poprzez modulowanie okresów i wyłączania rurki przełączającej.Gdy napięcie wejściowe przekracza napięcie wyjściowe, rurka przełącznika aktywuje, powodując, że induktor do przechowywania energii, kondensator do rozładowania i napięcie wyjściowe pozostaje stabilne.I odwrotnie, gdy napięcie wejściowe spada poniżej napięcia wyjściowego, przełącznik dezaktywuje się, prowadząc do uwalniania energii z induktora, ładowania kondensatora i stabilnego napięcia wyjściowego.Ten mechanizm sterowania PWM umożliwia precyzyjną regulację napięcia wyjściowego.

• Komunikacja bezprzewodowa: może być używana w różnych urządzeniach komunikacyjnych bezprzewodowych, które muszą zapewnić stabilną moc, w tym moduły Bluetooth, routery Wi -Fi i urządzenia komunikacyjne mobilne.Może skutecznie przekształcić niestabilne napięcie zasilania na stabilne napięcie wyjściowe, zapewniając w ten sposób normalne działanie sprzętu do komunikacji bezprzewodowej.

• Oświetlenie LED: LM2596 może być używane do przyciemnienia i kontrolowania systemów oświetlenia LED w celu zapewnienia stałej jasności i stabilnego zasilania.

• Prototypowanie elektroniczne: jest również powszechnie stosowane w prototypowaniu elektronicznym, ponieważ jest łatwe w użyciu i tańsze i może zapewnić wymaganą moc.

• Zasilacz: LM2596 może być używany do projektowania różnych rodzajów zasilaczy, w tym przełączania zasilaczy i zasilaczy liniowych.Może przekonwertować wejście wysokiego napięcia (takie jak 12 V lub 24 V) na wyjście niskiego napięcia (takiego jak 5 V lub 3,3 V), zapewniając stabilną i niezawodną moc dla czujników, oświetlenie LED, mikrokontrolery, urządzenia elektroniczne itp.

Napięcie wejściowe płyty może wynosić od 4 V do 35 V;Jego napięcie wyjściowe można regulować między 1,25 V a 25 V.Jednym z organów regulacyjnych na tablicy jest przemiennik z kroku, a drugi to konwerter o krokach.

Seria regulatorów LM2596 to monolityczne zintegrowane obwody, które zapewniają wszystkie aktywne funkcje dla regulatora przełączania (Buck), zdolnego do prowadzenia obciążenia 3-A z doskonałą regulacją linii i obciążenia.

LM2596 jest zasadniczo regulatorem napięcia zaprojektowanym jako konwerter Buck.Może obsługiwać napięcia wejściowe do 40 V, skutecznie ustępując je w celu uzyskania niższego, stabilnego napięcia wyjściowego (vout), które może być tak niskie jak 3V lub tak wysokie, jak 35 V.

LM2596 jest powszechnie używanym popularnym regulatorem przełączania przełączania.Regulowana wersja może przyjąć napięcie wejściowe od 4,5 V do 40 V i przekonwertować ją na zmienne pozyskiwanie napięcia do 3A prądu.

Konwerter LM2596 DC-DC Buck jest wszechstronnym i przydatnym narzędziem do przekształcania wyższego napięcia wejściowego w niższe napięcie wyjściowe.Może być używany do zasilania wielu urządzeń o różnych wymaganiach napięcia z jednego źródła i ma wbudowaną nadmierną ochronę dla dodatkowego bezpieczeństwa.