Fra teori til praksis: Implementering af LM2596 -spændingsregulatoren i dine projekter

En spændingsregulator er et strømforsyningskredsløb eller udstyr, der automatisk kan justere udgangsspændingen.Det kan stabilisere strømforsyningsspændingen, der svinger meget eller ikke opfylder kravene til elektrisk udstyr inden for det indstillede værdiområde, hvilket gør det muligt for forskellige kredsløb eller elektrisk udstyr at fungere normalt ved den nominelle arbejdsspænding.Nedenfor vil vi gå i dybden med funktionerne, pin -konfiguration, struktur, PCB -layoutprincip og applikationer af LM2596 strøm regulator.

En spændingsstabilisator er en enhed, der holder udgangsspændingen stabil og består af et kontrolkredsløb, et spændingsreguleringskredsløb, en servomotor osv. Når indgangsspændingen eller belastningen ændres, reagerer kontrolkredsløbet på prøveudtagning, sammenligning og sammenligning ogamplificerede resultater, og kør derefter servomotoren.Denne proces får carbonbørstepositionen for spændingsregulatoren til at ændre sig, hvilket automatisk justerer spolens drejningsforhold for at opretholde stabiliteten af udgangsspændingen.

Spændingsregulatorer er hovedsageligt opdelt i lineære regulatorer og skiftende regulatorer.Begge regulerer systemspænding, men lineære regulatorer er mindre effektive, mens skifte regulatorer er mere effektive.Switching-regulatorer med høj effektivitet kan overføre det meste af indgangseffekten til output uden tab.

LM2596 er en 3A-strømudgangsstep-down switch-type Integreret spændingsregulatorchip fremstillet af Texas Instruments.Det er udstyret med en fast frekvensoscillator (150 kHz) og en referencespændingsregulator (1,23V) og har komplette beskyttelseskredsløb, herunder strømbegrænsning og termiske lukningskredsløb.Brugen af denne chip kan reducere efterspørgslen efter perifere enheder og derved konstruere effektiv spændingsstabiliseringskredsløb.

ChIP integrerer frekvenskompensation og fast frekvensgenerator internt med en skiftfrekvens på 150 kHz.Sammenlignet med lavfrekvente switch-regulatorer kan det bruge mindre specifikationer for filtreringskomponenter.På grund af det faktum, at enheden kun kræver mindst 4 eksterne komponenter og kan bruge universelle standardinduktorer, optimeres brugen af LM2596, hvilket væsentligt forenkler designet til switching -strømforsyningskredsløbet.

• ACT4523

• BD9876

• LM2576

• Standby -tilstand med lav effekt, typisk IQ -værdi er 80UA

• Dets perifere kredsløb er enkelt, hvilket kun kræver mindst 4 eksterne komponenter.

• Den bruger en intern svingningsfrekvens på 150 kHz og er en anden generation af skiftespændingsregulator med lavt strømforbrug og høj effektivitet.

• Det kan opnå ekstern udafvikling med kun 80UA standbystrøm.

• Det har selvbeskyttelseskredsløb (en to-trins frekvensreduktionsstrømbegrænsende beskyttelse og en over-temperatur komplet beskyttelseskredsløb, der afskærer strømmen under unormale forhold).

• Under specifik indgangsspænding og outputbelastningsbetingelser kan udgangsspændingsfejlen garanteres at være inden for området ± 4%, og svingningsfrekvensfejlen kan garanteres at være inden for området ± 15%.

LM2596 har i alt fem stifter.Dens pin -navne og funktioner er som følger.

Pin 1 (VIN): Det er den positive indgangseffektforsyning af IC Switching Regulator.En passende indgangsbypass -kondensator skal være til stede på stiften for at minimere spændingstransienter og tilvejebringe den krævede skiftestrøm til regulatoren.

Pin 2 (ud): Intern switch.Spændingen på denne pin skifter mellem ca. (+vin -VSAT) og ca. -0,5V med en driftscyklus af Voutvin.For at minimere koblingen til følsomme kredsløb skal vi holde PCB -kobberområdet forbundet til denne pin til et minimum.

Pin 3 (GND): kredsløbsgrund

Pin 4 (FB): Følgende den justerede udgangsspænding for at afslutte feedback -loopen.

Pin 5 (ON '/OFF): Det gør det muligt at bruge et logisk signal til at slukke for skifteregulatorkredsløbet og derved reducere den samlede inputforsyningsstrøm til ca. 8OUA.Trækker denne pin under en tærskelspænding på ca. 1,3 V tænder regulatoren, mens den trækker denne pin over 1,3V (op til 25V) slukker regulatoren.Hvis denne nedlukningsfunktion ikke er påkrævet, kan ON/OFF -stiften kables til jordstiften eller efterlades på.I begge tilfælde vil regulatoren være i staten.

LM2596 indeholder normalt følgende dele.

Inde i LM2596, typisk ved 1,23V, finder vi en referencespændingskilde.Denne referencespænding tjener som grundlag for sammenligning af indgangsspændingen og udgangsspændingen, hvilket sikrer stabiliteten af udgangsspændingen.

Det inkluderer en feedback -loop, der måler udgangsspændingen (VOUT) og sammenligner den med en referencespænding.På denne måde genererer enhver afvigelse i udgangsspændingen et fejlsignal, der amplificeres og bruges til at justere driftscyklussen for skiftefet for at opretholde stabilitet.

Den indeholder indbyggede træk ved termisk nedlukning og strømbegrænsning for at beskytte IC og tilsluttede komponenter mod skader.

Intern kontrollogik administrerer timing og skifteoperationer.Det kører normalt med en fast frekvens og er ansvarlig for at tænde og slukke for de indre FET'er.

Det indeholder normalt en intern effekt N-kanal felteffekttransistor (FET), der bruges som switchingelement.Denne FET giver LM2596 mulighed for at skifte aktuelle stier og derved reducere spændingen.

Som i enhver skiftende regulator er layoutet af det trykte kredsløbskort meget vigtigt.Hurtigt skiftende strømme, der er overskrevet med ledningsinduktans, omstrejfende kapacitans og parasitisk induktans af de trykte kredsløbsport, kan generere spændingstransienter, der kan generere elektromagnetiske interferenser (EMI) og påvirke den ønskede operation.Som angivet på billedet, for at minimere induktans og jordsløjfer, skal længden af ledningerne, der er angivet med tunge linjer, holdes så kort som muligt.For de bedste resultater skal der bruges enkeltpunkts jordforbindelse eller jordplankonstruktion.

På den anden side bør PCB -området, der er tilsluttet pin 2 (emitter af den interne switch) på LM2596, holdes på et minimum for at minimere koblingen til følsomme kredsløb.

En anden følsom del af kredsløbet er feedback.Det er vigtigt at holde den følsomme feedback -ledninger korte.For at sikre dette skal du fysisk finde programmeringsmodstandene i nærheden af regulatoren, når du bruger den justerbare version af LM2596 -regulatoren.

LM2596 anvender PWM -kontrol for at opretholde en konsekvent udgangsspænding ved at modulere switching -røret til og fra perioder.Når indgangsspændingen overstiger udgangsspændingen, aktiveres switch -røret, hvilket får induktoren til at opbevare energi, kondensatoren til at udskrive og udgangsspændingen for at forblive stabil.Omvendt, når indgangsspændingen falder under udgangsspændingen, deaktiveres kontakten, hvilket fører til energifrigivelse fra induktoren, kondensatoropladningen og stabil udgangsspænding.Denne PWM -kontrolmekanisme muliggør nøjagtig regulering af udgangsspændingen.

• Trådløs kommunikation: Det kan bruges i forskellige trådløse kommunikationsenheder, der skal tilvejebringe stabil strøm, herunder Bluetooth -moduler, WiFi -routere og mobile kommunikationsenheder.Det kan effektivt konvertere ustabil strømforsyningsspænding til stabil udgangsspænding og således sikre den normale drift af trådløst kommunikationsudstyr.

• LED -belysning: LM2596 kan bruges til at dæmpe og kontrollere LED -belysningssystemer for at sikre konstant lysstyrke og stabil strømforsyning.

• Elektronisk prototype: Det bruges også ofte til elektronisk prototype, da det er let at bruge og billigere og kan give den krævede strøm.

• Strømforsyning: LM2596 kan bruges til at designe forskellige typer strømforsyninger, herunder skifte strømforsyninger og lineære strømforsyninger.Det kan konvertere højspændingsindgang (såsom 12V eller 24V) til lavspændingsudgangen (såsom 5V eller 3,3V), du har brug for, tilvejebragt stabil og pålidelig effekt til sensorer, LED-belysning, mikrokontrollere, elektroniske enheder osv.

Bestyrelsens indgangsspænding kan være mellem 4V og 35V;Det er udgangsspænding kan justeres mellem 1,25V og 25V.En af regulatorerne på bestyrelsen er en nedtrapningskonverter, og den anden er step-up converter.

LM2596-serien med regulatorer er monolitiske integrerede kredsløb, der giver alle de aktive funktioner til en nedbrydning (BUCK) skiftende regulator, der er i stand til at køre en 3-A-belastning med fremragende linje- og belastningsregulering.

LM2596 er i det væsentlige en spændingsregulator designet som en buck -konverter.Det kan håndtere indgangsspændinger op til 40V og effektivt træde dem ned for at producere en lavere, stabil udgangsspænding (VOUT), der kan være så lav som 3V eller så høj som 35V.

LM2596 er en almindeligt anvendt populær nedbrydningskontaktregulator IC.Den justerbare version kan indtage indgangsspænding fra 4,5V til 40V og konvertere den til variabel spænding, der sourcing op til 3A af fortsat strøm.

LM2596 DC-DC Buck Converter er et alsidigt og nyttigt værktøj til at konvertere en højere indgangsspænding til en lavere udgangsspænding.Det kan bruges til at drive flere enheder med forskellige spændingskrav fra en enkelt kilde og har indbygget overstrømsbeskyttelse for ekstra sikkerhed.