LM2576系列是美國國家半導體公司生產的3A電流輸出降壓開關型集成穩壓電路,它內含固定頻率振蕩器(52kHz)和基準穩壓器(1.23V),并具有完善的保護電路,包括電流限制及熱關斷電路等,利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。LM2576系列包括LM2576(最高輸入電壓40V)及LM2576HV(最高輸入電壓60V)二個系列。各系列產品均提供有3.3V(-3.3)、5V(-5.0)、12V(-12)、15V(-15)及可調(-ADJ)等多個電壓檔次產品。此外,該芯片還提供了工作狀態的外部控制引腳。
LM2576特性
最大輸出電流:3A;
最高輸入電壓:LM2576為40V,LM2576HV為60V;
輸出電壓:3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可調)等可選;
振東頻率:52kHz;
轉換效率:75%~88%(不同電壓輸出時的效率不同);
控制方式:PWM;
工作溫度范圍:-40℃~+125℃
工作模式:低功耗/正常兩種模式可外部控制;
工作模式控制:TTL電平兼容;
所需外部元件:僅四個(不可調)或六個(可調);
器件保護:熱關斷及電流限制;
封裝形式:TO-220或TO-263。
LM2576內部框圖
LM2576的內部框圖如圖2所示,該框圖的引腳定義對應于五腳TO-220封裝形式。
圖 2
LM2576內部包含52kHz振蕩器、1.23V基準穩壓電路、熱關斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內部穩壓電路等。為了產生不同的輸出電壓, 通常將比較器的負端接基準電壓(1.23V),正端接分壓電阻網絡,這樣可根據輸出電壓的不同選定不同的阻值,其中R1=1kΩ(可調-ADJ時開路), R2分別為1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ),上述電阻依據型號不同已在芯片內部做了精確調整,因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網絡的輸出同內部基準穩壓值 1.23V進行比較,若電壓有偏差,則可用放大器控制內部振蕩器的輸出占空比,從而使輸出電壓保持穩定。
由圖1及LM2576系列開關穩壓集成電路的特性可以看出,以LM2576為核心的開關穩壓電源完全可以取代三端穩壓器件構成的MCU穩壓電源。
圖 3
LM2576管腳定義
圖 5
LM2576引腳功能
1)VIN—輸入電壓端,為減小輸入瞬間電壓和給調節器提供開關電流,此接腳應接旁路電容CIN;
2)OUTPUT—穩壓輸出端,輸出高電壓為(VIN-VSAT),輸出低電壓為-0.5V。
3)GND—電路地;
5)ON/OFF—控制端,高電平有效,待機靜態電流僅為75μA
LM2576絕對最大額定值
LM2576工作原理
為了產生不同的輸出電壓, 通常將比較器的負端接基準電壓(1.23V),正端接分壓電阻網絡,這樣可根據輸出電壓的不同選定不同的阻值,其中R1=1kΩ(可調-ADJ時開路), R2分別為1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ),上述電阻依據型號不同已在芯片內部做了精確調整因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網絡的輸出同內部基準穩壓值 1.23V進行比較,若電壓有偏差,則可用放大器控制內部振蕩器的輸出占空比從而使輸出電壓保持穩定。
LM2576外圍元件的選擇
1) 輸入電容CIN:
要選擇低ESR的鋁或鉭電容作為旁路電容,防止在輸入端出現大的瞬間電壓。還有,當你的輸入電壓波動較大,輸出電流有較高,容量一定要選用大些,470μF--10000μF都是可行的選擇;電容的電流均方根值至少要為直流負載電流的1/2;基于安全考慮,電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。千萬不要選用陶瓷電容,會造成嚴重的噪音干擾!Nichicon的鋁電解電容不錯。
首選肖特基二極管,因為此類二極管開關速度快、正向壓降低、反向恢復時間短,千萬不要選用1N4000/1N5400之類的普通整流二極管!
3) 儲能電感:
可以看datasheet中的電感選擇曲線,要求有高的通流量和對應的電感值,也就是說,電感的直流通流量直接影響輸出電流。為什么呢?LM2576既可工作于連續型也可非連續型,流過電感的電流若是連續的為連續型,電感電流在一個開關周期內降到零為非連續型。
4) 輸出端電容COUT:
推薦使用1μF--470μF之間的低ESR的鉭電容。若電容值太大,反而會在某些情況(負載開路、輸入端斷開)對器件造成損害。COUT用來輸出濾波以及提高環路的穩定性。如果電容的ESR太小,就有可能使反饋環路不穩定,導致輸出端振蕩。這幾乎是穩壓器的共性,包括LDO等也有這一現象。
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