Lm2596Sl микросхема – Простой импульсный лабораторный БП на основе микросхем LM2576T-ADJ и LM2596T-ADJ | hardware

Содержание

Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

LM2596 DC-DC преобразовательLM2596 — это импульсный понижающий регулируемый стабилизатор постоянного напряжения. Имеет высокий КПД. Меньше нагревается если сравнивать с модулями на линейных стабилизаторах. Источник питания может применяться в широком спектре устройств. К безусловным достоинствам относится работа в ощутимом диапазоне входного напряжения. Вместе с большим КПД это дает хорошие результаты при последовательном включении DC-DC LM2596 с химическими источниками тока, солнечными панелями или ветряными генераторами.

Дополнив преобразователь DC-DC LM2596 трансформатором, выпрямителем и фильтром получим блок питания. На входе стабилизатора напряжение должно быть большее выходного минимум на 1.5 В. При потреблении мощности от DC-DC LM2596 более десяти Вт следует применять средства охлаждения.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Технические характеристики преобразователя LM2596

  • Эффективность преобразования (КПД): до 92%
  • Частота переключения: 150 кГц
  • Рабочая температура: от -40 до + 85 °C
  • Влияние изменения входного напряжения на уровень выхода: ± 0.5%
  • Поддержание установленного напряжения с точностью: ± 2.5%
  • Входное напряжение: 3-40 В
  • Выходное напряжение: 1.5-35 В (регулируемое)
  • Выходной ток: номинальный до 1А, от 1 до 2А заметно возрастает нагрев, предельный 3A (требуется дополнительный радиатор)
  • Размер: 45x20x14 мм

Принципиальная схема преобразователя LM2596

В некоторых модулях защитный диод D1 включен обратно-параллельно на входе, но в таком случае не нужно забывать подсоединить и предохранитель на входе, который сгорит, если перепутать полярность, также этот диод защищает от всплесков напряжения на выходе.

Принципиальная схема DC-DC преобразователя LM2596

Существуют варианты с прямым включением диода D1 (SS34, SS54) на входе, обычно это диоды Шоттки, у этих диодов есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0.2-0.4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.
Принципиальная схема DC-DC преобразователя LM2596 (Прямое включение диода SS34)Но дешёвые модули на базе LM2596 не имеют защитного диода, с одной стороны — это минус, так как случайно можно убить преобразователь перепутав полярность на входе, а с другой стороны — это плюс, потому что на диоде будет падать некоторое напряжение и греться при больших токах.

Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

Подключается преобразователь очень просто, не стабилизированное напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с контактов платы +OUT, -OUT.

LM2596 - Схема подключения DC-DC преобразователя

С обратной стороны есть стрелка, что указывает в какую сторону идёт преобразование.
Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

Фото галерея

LM2596 DC-DC преобразователь - Вид сверху
LM2596 DC-DC преобразователь - Вид снизу
Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя
LM2596 DC-DC преобразователь под нагрузкой
LM2596 DC-DC преобразователь под нагрузкой 1.30 А
LM2596 DC-DC преобразователь под нагрузкой 1.40 А

LM2596 DC-DC преобразователь
LM2596 DC-DC преобразователь

Материалы

Скачать документацию/datasheet LM2596.pdf
LM2596 Большой тест понижающего преобразователя напряжения

Купить LM2596 на AliExpress

Регуляторы серии LM2596 — DataSheet

Регуляторы серии LM2596 это монолитные интегральные схемы, которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора, поддерживающие 3А в линии нагрузки. Эти устройства доступны в версиях с фиксированными выходными напряжениями 3,3 В, 5В, 12В, и изменяемым выходным напряжением.
Требуют минимальное количество внешних компонентов, просты в использовании и включают в себя частотную компенсацию с фиксированной частотой кварцевого генератора.
Микросхемы серии LM2596 работают на частоте 150 кГц, позволяя использовать компоненты фильтра меньшего размера. Микросхемы доступны в стандартном исполнении  в корпусах TO-220  и  TO-263 для поверхностного для монтажа.Они обеспечивают гарантированный  допуск ±4% на выходное напряжение в пределах указанного входного напряжения и выходной нагрузки. Ток потребления в режиме ожидания 80 мкА .

Защита схемы дает возможность двукратного снижение предельного тока для выходного ключа, и полное отключение в случае перегрева.

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

 

выходное напряжение
— регулируемый диапазон выходного напряжения от 1.2 В до 37В
— ±4%  стабильность напряжения в цепи нагрузки
— доступны в TO-220 и TO-263 исполнения
— гарантированный выходной ток нагрузки 3А
— диапазон входного напряжения до 40В
— требует только 4 внешних компонента
— превосходные нагрузочные технические характеристики
— 150 кГц фиксированная частота внутреннего генератора
— TTL возможность выключения
— низкое энергопотребление режим ожидания, IQ, как правило, 80 мкА
— высокая эффективность
— использование легко доступных стандартных индуктивностей

— тепловое отключение и защита по току
Применение
— простой высоко эффективный ступенчатый регулятор
— ключевые регуляторы
— преобразователь из положительного в отрицательный

Схема подключения (Для фиксированного входного напряжения)

 

Схема включения LM2596Схема включения LM2596

 

 

 

Расположение выводов 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 ≤ 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 Ед. изм.
(Предельные)
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) 0
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

Рис. 1 Схема с плавным включениемРис. 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.

 

Рис. 2 Схема с блокировкой при снижении напряженияРис. 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.

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

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
Кривые зависимости тока в нагрузке от напряжений на входеРис. 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 землиСхема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли

 

Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли с использованием оптопарыСхема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли с использованием оптопарыПечатная плата для версии с фиксированным выходным напряжениемПечатная 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

 

Печатная плата для версии с изменяемым выходным напряжениемПечатная 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
  • 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

 

 

 

Купить готовый преобразовательКупить готовый преобразователь

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

Схема преобразователя DC-DC на LM2596

LM2596 - понижающий преобразователь постоянного тока, он выпускается часто в виде готовых модулей, около 1 доллара ценой (в поиске LM2596S DC-DC 1.25-30 В 3A). Заплатив же 1,5 доллара, на Али можно взять похожий модуль с LED индикацией об входном и выходном напряжении, выключение выходного напряжения и точной настройкой кнопками с отображением значений на цифровых индикаторах. Согласитесь - предложение более чем заманчивое!

Ниже приводится принципиальная схема данной платы преобразователя (ключевые компоненты отмечены на картинке в конце). На входе есть защита от переполюсовки - диода D2. Это позволит предотвратить повреждения регулятора неправильно подключенным входным напряжением. Несмотря на то, что микросхема lm2596 может обрабатывать согласно даташита входные напряжения вплоть до 45 В, на практике входное напряжение не должно превышать 35 В при длительном использовании.

Схема преобразователя DC-DC на LM2596

Для lm2596, выходное напряжение определяется уравнением, приведённым ниже. Резистором R2 выходное напряжение можно регулировать в пределах от 1.23 до 25 В.

Схема преобразователя DC-DC на LM2596

Хотя микросхема lm2596 рассчитана на максимальный ток 3 А непрерывной работы, малая поверхность фольги-массы не достаточна, чтобы рассеять выделяемое тепло во всём диапазоне работы схемы. Также отметим, что КПД этого преобразователя варьируется весьма сильно в зависимости от входного напряжения, выходного напряжения и тока нагрузки. Эффективность может колебаться от 60% до 90% в зависимости от условий эксплуатации. Поэтому теплоотвод является обязательным, если непрерывная работа идёт при токах более чем 1 А.

Схема преобразователя DC-DC на LM2596

Согласно даташиту, конденсатор прямой связи необходимо устанавливать параллельно резистору R2, особенно когда напряжение на выходе превышает 10 В - это нужно для обеспечения стабильности. Но этот конденсатор часто не присутствует на китайских недорогих платах инверторов. В ходе экспериментов были проверены несколько экземпляров DC преобразователей в различных условиях эксплуатации. В итоге пришли к выводу, что стабилизатор на ЛМ2596 хорошо подходит для низких и средних токов питания цифровых схем, но для более высоких значений выходной мощности необходим теплоотвод.

Понижающий DC-DC преобразователь на LM2596

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.

Множество людей заказывают с различных китайских сайтов понижающие DC-DC преобразователи, но их мощность довольно таки ограничена, ввиду экономии китайцами на сечении обмоточного провода, полупроводниковых приборах и сердечниках дросселей, ведь чем мощнее преобразователь, тем он дороже. Поэтому, предлагаю вам собрать понижающий DC-DC самостоятельно,  который превзойдет по мощности китайские аналоги, а также будет экономически выгоднее. По моему фотоотчету и представленной схеме видно, что сборка не займет много времени.

Понижающий DC-DC преобразовательПонижающий DC-DC преобразователь

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

Схема понижающего DC-DC на LM2596Схема понижающего DC-DC на LM2596

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%.

КПД LM2596КПД LM2596

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.

DC-DC преобразователь на LM2596DC-DC преобразователь на LM2596

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.

Выбор конденсатора C3 для LM2596-ADJВыбор конденсатора C3 для LM2596-ADJ

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:

Расчет резистора R2 для ЛМ2596Расчет резистора R2 для ЛМ2596

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.

Расчет выходного напряжения ЛМ2596Расчет выходного напряжения ЛМ2596

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.

Нагрузка импульсного регулятора напряженияНагрузка импульсного регулятора напряжения

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.

ЛМ2596ЛМ2596

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

LM2596 с прямыми выводамиLM2596 с прямыми выводами

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


Похожие статьи

Понижающий преобразователь напряжения на LM2596 из каменного века.

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.

Hint

На 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%

Ps

Пока 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:


Стабилизатор напряжения на LM2596 | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Импульсный стабилизатор напряжения 1,2 — 37 В, 3А на LM2596

На микросхеме LM2596 можно собрать стабилизированный источник напряжения, на основе которого легко сделать простой и надёжный импульсный  лабораторный блок питания с защитой от короткого замыкания.

Давайте сначала рассмотрим подробнее LM2596:

Цоколевка LM2596T

Цоколевка LM2596S

Характеристики микросхемы

  • Входное напряжение — от 2.4 до 40 вольт (до 60 вольт в версии HV)
  • Выходное напряжение — фиксированное либо регулируемое (от 1.2 до 37 вольт)
  • Выходной ток — до 3 ампер (при хорошем охлаждении — до 4.5А)
  • Частота преобразования — 150кГц
  • Корпус — TO220-5 (монтаж в отверстия) либо D2PAK-5 (поверхностный монтаж)
  • КПД — 70-75% на низких напряжениях, до 95% на высоких.

подробнее:

Характеристики LM2596-3.3

Характеристики LM2596-5.0

Характеристики LM2596-12

Характеристики LM2596-ADJ

Структурная схема LM2596

Схема включения LM2596

 Схема стабилизатора напряжения 5В с инвертором полярности на LM2596-5.0
Стабилизатор напряжения на LM2596

Регулируемый стабилизатор напряжения построен на основе микросхемы LM2596T.

Эта микросхема работает в импульсном режиме, благодаря чему имеет высокий КПД, что позволяет пропускать ток до 2 А не нуждаясь в теплоотводе. Для нагрузки с потреблением тока более 2 А необходимо применить теплоотвод (радиатор) с площадью поверхности не менее 100 см2. Теплоотвод крепится к микросхеме, с использованием теплопроводной пасты типа КПТ-8.

Устройство можно настроить на любое другое фиксированное выходное напряжение. Для этого нужно заменить R2 на резистор, рассчитываемый по следующей формуле: R2 = R1*(Vвых / Vref-1) или R2 = 1210*(Vвых /1.23 — 1)

LM2596 имеет тепловую защиту по перегреву, а так же ограничение по выходному току до 3 А. В случае, если запитывать данное устройство от понижающего сетевого трансформатора с диодным мостом, то емкость конденсатора С1 необходимо повысить до 2200 мкФ. В качестве защитного диода D1 можно применить диод шоттки типа 1N5822.

Также нужно внимательно следить за тем, чтобы схема на ОУ не возбудилась и не перешла в режим генерации. Для этого старайтесь  уменьшить длину всех проводников, а особенно дорожки, подключенной к выв. 2 LM2596. Не располагайте ОУ вблизи этой дорожки, а диод и конденсатор фильтра расположите ближе к корпусу LM2596, и обеспечьте минимальную площадь петли земли, подключенной к этим элементам.

Готовый стабилизатор напряжения на основе микросхемы LM2596S и LM317 с цифровым индикатором входного или выходного напряжения.

Этот и другие модули можно купить в магазине «Мастера».



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе
  • Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками

    В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но  у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…

    Подробнее…

  • Три простых варианта блоков питания
  • Рассмотрим три простых варианта источников питания. Собрать их под силу даже начинающим радиолюбителям. Блоки питания можно приспособить для питания различных радиосхем, устройств  разной мощности и разной полярности. В зависимости какое устройство, схему вам нужно запитать выбираем варианты БП и IC в них.

    Подробнее…

  • Зарядное устройство для аккумуляторных батарей.

  • Электронное зарядное устройство с сигнализатором уров­ня зарядки аккумуляторных батарей обеспечивает визуальный контроль за состоянием процесса зарядки в ее крайних состояни­ях, что позволяет продлить срок эксплуатации аккумуляторов. За­рядное устройство подает световой сигнал как при напряжении на аккумуляторе ниже установленного, так и при напряжении выше предельно допустимого. Работает зарядное устройство от сети пе­ременного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц в усло­виях умеренно холодного климата при температуре окружающей среды от +5 до +35°С, относительной влажности воздуха до 85 % при температуре +22°С и пониженном атмосферном давлении до 200 мм рт.ст.

      Подробнее…


Популярность: 61 947 просм.

Применение LM2596 в устройствах и разводка платы

В прошлой статье я говорил о готовом преобразователе на базе этой микросхемы. Теперь поговорим о внедрении микросхемы в своё устройство: необходимые элементы обвязки, рекомендации по выбору номиналов и разводке платы, и всё такое.

Расчёт элементов обвязки для импульсного источника питания

Для начала, определимся с входным и выходным напряжением, а также выходным током. Пускай это будет 12 вольт –> 3.3 вольт при 3А. Значит, разница напряжений вход–выход составит порядка 9 вольт.

Сначала подбираем индуктивность. Её значение зависит от тока (при маленьком — 6, при большом — 11), но в среднем — 8 микрогенри на 1 вольт разницы напряжений вход–выход. Так что нам понадобится дроссель на 9 вольт * 8 мкГн/вольт = 72 мкГн — ближайшее значение 68 мкГн, но стоит взять больше. Предельный постоянный ток катушки должен быть больше выходного тока микросхемы.

Если вы собрались самостоятельно изготовить дроссель — сначала следует его рассчитать.
Первое — это выбор подходящего провода. Исходите из плотности 6 А/мм2, т.е. в нашем случае понадобится провод сечением 0.5мм2. Правильнее если это будет многожильный провод или литцендрат — уменьшатся потери на скин–эффект. Я предлагаю использовать плотность меньше обычных 8 А/мм2, поскольку охлаждение будет затруднено (т.к. катушку надо будет залить каким–то клеем или компаундом), но ещё важнее что эффективное сечение провода уменьшится из–за скин–эффекта.
Теперь рассчитываем сам сердечник, воспользуемся его справочными данными. Нас интересует параметр Al — он показывает индуктивность в нГн на квадратный виток. Т.е. необходимое число витков будет равно корню из (требуемая индуктивность)/Al. Допустим, Epcos R10x6x4 из материала N87 имеет Al = 900нГн/вит2. Значит, для получения индуктивности 72мкГн нужно намотать 9 витков. Однако, сердечник может не выдержать получающееся магнитное поле, и уйти в насыщение. Также, поскольку дроссель работает с ненулевой постоянной составляющей тока, нужно либо пропиливать небольшой зазор в сердечнике, либо использовать сердечник из порошкового железа.

Теперь нужно выбрать выходной конденсатор. Таблица ёмкостей приведена в даташите, я продублирую её здесь.

 

Выбор диода — самое простое. Нужно применить диод Шоттки или Ultrafast с предельным током минимум на 30% больше максимального тока индуктивности, и пробивным напряжением минимум на 25% больше максимального напряжения питания.

Выходной ток и напряжение

Модуль обеспечивает до 3 ампер (по даташиту — до 3.4 ампер, но стоит ограничиться меньшим. Мы не знаем параметров диода и дросселя — они могут быть выбраны на пределе). Впрочем, мы можем сами вычислить это значение.

Эффективность в режиме 12В –> 5В @ 3А составляет 80%. Проводим термодинамические расчёты: площадь платы конвертера равна 9см2, к тому же плата двухсторонняя. Значит, термосопротивление «кристалл — окружающая среда» будет равно примерно 35 град/Вт.

Температура кристалла не должна быть выше 150 градусов. При температуре окружающей среды в 25 градусов это градиент в 125 градусов, который соответствует выделению тепла в 125/35 = 3.57Вт. Это — те 20% энергии, которые остались внутри кристалла. На нагрузку ушли остальные 80%, т.е. 14.3Вт. При напряжении 5 вольт это ток 2.9 А.

КПД преобразователя сильно зависит от напряжения нагрузки (при 3.3В — до 75%, при 5В — до 80%, при 12В — до 90%, при 20В — до 95%), и немного зависит от входного — её максимум достигается при питании 20–30 вольтами. Конечно, нет никакого смысла гонять конвертер при небольшой разнице напряжений — его эффективность падает до 70%. Для получения большой мощности установите микросхему на радиатор, или примените двухстороннюю плату (а лучше — ещё больше слоёв меди), и соедините эти слои множеством переходных отверстий.

У модуля есть вход выключения, при котором устройство переходит в режим stand–by и потребляет меньше 0.1мА.

Конвертер качественно следит за точностью напряжения нагрузки — на всём диапазоне входных напряжений выходное не отклоняется сильнее 0.1%. Для установки выходного напряжения необходимо использовать резистивный делитель, дающий на вход feedback точно 1.23В. В нерегулируемых версиях такой делитель встроен в микросхемы.

Высокая частота преобразования (150 кГц) позволяет использовать индуктивность и конденсатор небольшого номинала и размера, правда не получится поставить самый дешёвый дроссель (материал дросселя должен иметь маленькую площадь петли гистерезиса, иначе на каждом цикле перемагничивания будет рассеиваться много тепла). Видимо, китайцы как раз на нём экономят — потому что он ощутимо греется на 3 амперах.

Неизвестен предельный ток этого дросселя, а он очень важен — даже при небольшом превышении сердечник дросселя уйдёт в насыщение, срезая фронты и обогащая сигнал высшими гармониками. Выходной конденсатор в их версии преобразователя поставлен точно не low ESR, поэтому фильтровать их он будет плохо. Имеет смысл зашунтировать выход керамикой около 1мкФ, установленной как можно ближе к выходу.

В устройстве присутствует несколько защит. Когда температура кристалла превышает предел 150 градусов, срабатывает термозащита и транзистор выключается. Также есть слежение за выходным током — при его превышении (выше 4.6А) устройство переходит на более низкую частоту, уменьшая потери в транзисторе, но при этом немного портится выходное напряжение. Этот порог немного увеличиватся с ростом его температуры, но не заходит за предел 4.8А.

Некоторые замечания по применению

Линию feedback располагайте как можно дальше от индуктивности, и ни в коем случае не залезайте ей в магнитный поток рассеяния дросселя — на неё наведутся помехи, которые вполне могут вывести стабилизатор в режим генератора. Резисторы задания напряжения в случае adj версии нужно располагать ближе к входу feedback микросхемы, чем к индуктивности.

Необходимо обеспечить кратчайший путь прохождения большого тока, особенно ВЧ (диод, дроссель и конденсатор). Входной и выходной конденсаторы желательно расположить как можно ближе к конвертеру, а диод и дроссель — вообще вплотную к ней и близко друг у другу.
Нельзя водить эти проводники петлями, следует обеспечить малоиндуктивный путь. Например, подойдут короткие толстые проводники, а ещё лучше — целые плоскости меди. Более того, можно сделать двухстороннюю плату, тогда землю можно провести по нижней стороне платы, а все плюсовые проводники — по верхней.

Заодно такие обширные медные плоскости обеспечат хорошее «испарение» тепла.

Дроссель используйте с как можно меньшим потоком рассеяния — т.е. стержневые не подходят. Подходящими будут тороидальные или броневые, несколько хуже — Ш–типа.

Время срабатывания диода очень важно. Нужно использовать Шоттки (у них ещё и маленькое падение напряжения), либо UltraFast. Слишком быстрые ВЧ диоды тоже плохи — они генерируют широкий спектр помех.

Товарищ stalker29218 сделал на LM2596 аудиоусилитель D-класса, просто подавая аудиосигнал на вход Feedback, и назвал эту микросхему «холодным транзистором». Необычный подход, однако вряд ли стоит повторять эту конструкцию; хотя ничего волшебного тут нет, поскольку по сути — эта микросхема работает просто ШИМ-драйвером, управляемым напряжением. Такая схемотехника хороша и в усилителе (без обратной связи), и в стабилизаторе напряжения (будучи охваченной петлёй ООС) — это доказательство того, что на вход Feedback можно подавать что вам заблагорассудится (сверяясь с даташитом на LM2596, чтобы не выйти за пределы)

Плавное включение

Интересен режим замедленного старта: на вход ON/OFF подключается RC–цепь (заряжаемая напряжением питания), и регулятор включается только после заряда конденсатора. Задержка пропорциональна постоянной времени RC–цепи. Это очень удобно при наличии нескольких одинаковых конвертеров, питающихся одним источником, поскольку при включении такой конвертер потребляет много энергии на заряд выходного конденсатора. Этот вариант также описан в даташите на LM2596.

Также к нему может быть подключен мощный потребитель с большим пусковым током (например, какой–либо двигатель), и одновременное включение всех таких цепей вызовет сильноточный импульс, сажая источник питания. Поэтому такие конвертеры будет правильным включать с разной задержкой — например, с разным номиналом резистора времязадающей RC–цепи.

Я использовал его во многих устройствах, и могу порекомендовать для максимально широкого применения. Конечно, при изготовлении изделия в конечном варианте логичнее будет не повторять этот регулятор на плате, а использовать более интересные stepdown-микросхемы вроде L5973D или ST10S.

Теперь о минусах преобразователя

  1. Необходим внешний диод. Непонятно, почему его нельзя было сразу поместить внутрь корпуса.
  2. Конвертер простой и дешёвый, поэтому применён биполярный транзистор который и обуславливает не очень большую эффективность прибора. Если нужны малые потери — перейдите на что–то с полевым ключом внутри, а может и с встроенным диодом. Хотя можно поставить большой радиатор и добиться бОльшей выходной мощности.
  3. Нет модуляции рабочей частоты, как «у взрослых». Без хаотического размытия частоты нельзя добиться низких значений ВЧ–выбросов и радиошума.
  4. Частота всё–таки не слишком высокая. Существуют драйверы и с частотой 1МГц — им нужен совсем микро–дроссель, но возникают проблемы выбора ВЧ комплектующих вроде транзистора и диода.
  5. Существуют микросхемы на полевых транзисторах с синхронным преобразованием (т.е. полумост), они гораздо экономичнее.

С другой стороны, все минусы уравновешиваются тем что это одна из самых простых и дешёвых микросхем для импульсных источников питания, и она подходит практически для любых не очень ответственных применений.

Post Views: 702

Author:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о