LM2596电压调节器：替换，性能性状，内部体系结构和实际用途

LM2596这是由Texas Instruments引入的广泛使用的降低开关电压调节器，在电源管理领域中表现出色。本文将探讨其核心特征，工作原则和实际应用。

LM2596电压调节器+bom

LM2596电压调节器概述

LM2596系列电压调节器是整体式集成电路，可为降低（BUCK）切换调节器提供所有主动功能。他们可以使用客户高度认可线路和负载调节功能驾驶3A负载。这一系列设备包括固定输出电压为3.3V，5V和12V的版本，以及可调节的输出版本以满足不同的应用程序要求。
它以150kHz的开关频率运行，与低频切换调节器相比，它允许使用较小尺寸的过滤组件。它采用标准的5针TO-220软件包（带有各种铅弯曲选项）和5针TO-263表面安装套件，使其易于使用。操作只需要几个外部组件，并且包含内部频率补偿和固定频率振荡器。

LM2596电压调节器引脚

LM2596电压调节器规格

LM2596电压调节器的PWM控制原理是什么？

LM2596使用脉冲宽度调制（PWM）来调节输出电压。其内部振荡器生成150kHz固定频时钟。误差放大器将反馈电压（从输出通过电压分隔线）与参考电压进行比较，从而产生误差信号。该信号控制PWM比较器，该比较器调整了内部功率开关（MOSFET/BJT）的占空比。

开关打开时，输入电压为电感器和负载提供能量；关闭时，电感器通过随身携带的二极管排放，保持电流。通过改变按时比例（占空比），平均输出电压受到调节。较高的占空比增加了输出电压，而较低的周期降低了电压，尽管输入或负载变化，但仍能确保稳定的输出。

LM2596电压调节器功能

输出电压选项：固定输出电压版本提供3.3V，5V和12V，以及可调节版本，输出电压范围为1.2V至37V。
准确性：在整个线路和负载条件下，最大误差为±4％。
负载容量：可以提供3A的输出负载电流。
输入电压范围：长达40V。
外部组件要求：仅需要四个外部组件，因此易于使用。
开关频率：内部振荡器的固定频率为150kHz。
关闭功能：具有TTL关闭功能，低功率待机模式的静止电流智商通常为80μa。
效率：高效率，不同版本在特定条件下具有不同的效率。例如，当输入电压为25V并且负载电流为3A时，12V版本的典型效率为90％。
保护功能：配备了热关闭和当前限制保护功能，以确保在故障条件下设备的安全性。

LM2596电压调节器应用

LM2596，作为高性能的降低开关调节器由于其优势，例如高效率，强载容量和柔性输出电压选项，因此在各种电子系统中广泛使用。它的典型应用程序包括：

工业控制系统：它为工业环境中的传感器，执行器和控制电路提供稳定的电源。以最大输入电压为40V，它可以适应不稳定的工业电网，从而确保设备的可靠操作。

汽车电子产品：适用于车载设备，例如汽车音频，导航系统和车载充电器。它的3A负载能力满足大多数汽车电子组件的功率要求，并且热关闭和当前限制保护功能可以提高车辆运行期间的安全性。

电信设备：用于路由器，调制解调器和通信模块，以将高压输入（例如12V或24V）转换为核心芯片所需的低压（3.3V，5V等），以确保稳定的信号传输。

电池供电的设备：可调节的输出版本（1.2V至37V）非常适合由电池提供动力的设备（例如铅酸电池或锂离子电池），从而实现了柔性电压调节以延长电池寿命。

嵌入式系统的电源：为微控制器（例如，STM32系列），FPGA和其他嵌入式组件提供稳定的功率。其低备用电流（典型的80μA）有助于减少低功率模式下的功耗。

LED照明系统：可以通过调整输出电压以匹配LED的工作电压来驱动高功率LED阵列，从而高效率降低热量产生并改善系统稳定性。

LM2596固定电压调节器

固定电压调节器版本。请参阅上面的电路。我们可以通过更改IC来设置输出电压：

• LM2596-3.3用于3.3V输出。
• LM2596-5.0用于5V输出。
• LM2596-12用于12V输出。

我们还应该有其他适当的组件：

• C1应为330UF（使用LM2596-3.3，LM2596-5.0）或180UF（用于LM2596-12）。
• L1 =线圈电感，值为33UH（对于LM2596-3.3，LM2596-5.0）或68UH（对于LM2596-12）。

LM2596可调输出电压调节器

现在，我们看到大多数人使用LM2596作为可调输出电压调节器。

如图所示，LM2596可调节输出电压调节器使用IC1（LM2596），带有C1滤波输入。 L1，D1，R1，R2，C2，C3形成电路。它需要不受管制的直流输入，通过反馈（R1/R2）进行调整，输出3A负载的调节电压，从而实现柔性电压调节。

LM2596电压调节器替代机

LM2596是一种流行的降级切换调节器，但是有几种可用的替代方案为不同的应用提供了类似或增强的性能。这是一些常见的选择：
1。LM2576

LM2596的前身，提供类似的功能，最大输出电流为3A。

与LM2596（150KHz）相比，以较低的开关频率（52kHz）运行，这可能需要较大的外部组件。

有固定电压版本（3.3V，5V，12V）和可调节版本可用。

2。MP2307

一个紧凑的高效率降压转换器，最大输出电流为3A。

具有更高的开关频率（最高1.2MHz），可用于较小的电感器和电容器。

在许多操作条件下，具有比LM2596更好的效率，使其适用于电池供电的设备。

3。XL4015

一个高电流的降级调节器，能够输送多达5A的输出电流，使其非常适合更高的功率应用。

可调节的输出电压范围为1.25V至36V。

包括过度和过度的保护功能。

4。LM1117

与上面提到的切换调节器不同，线性调节器使其更简单但对大电压滴的效率较低。

可在固定电压（1.8V，2.5V，3.3V，5V）和可调节版本中提供，最大输出电流为800mA。

与切换调节器相比，产生的噪音少，使其适用于敏感的模拟电路。

5。TPS5430

一个3A降压转换器，其输入电压范围（5V至36V）和可调节的输出电压（1.22V至28V）。

具有高效率（最高95％）和500kHz的开关频率。

包括内置保护功能，例如过电流，过电压和热关闭。

LM2596的功能

电压转换：它可以将不受管制的较高DC输入电压转换为稳定的较低DC输出电压。它提供固定的输出电压版本（例如3.3V，5V，12V）和可调节版本，其输出电压可以设置在1.2V至37V范围内。

驾驶能力：它能够驱动3A的最大负载电流，使其适合为具有中等电流需求的各种电子设备供电。

效率优化：以150kHz的固定开关频率运行，与低频调节器相比，它允许使用较小尺寸的过滤组件，同时实现了良好的电压转换效率。

保护功能：它结合了热关闭和限制电流保护功能。热关机可保护设备免受温度过高的损害，并且电流限制可防止过多的电流流过调节器，从而保护了调节器本身和连接的负载。

外部关闭控制：它具有外部关闭（开/关）功能。当激活此功能时，调节器将进入低电流待机模式，从而减少功耗。

稳定输出：它提供了客户高度认可线路和负载调节，以确保输出电压在输入电压或负载发生变化时保持稳定。

LM2596 PCB布局指南

组件布局：

输入电容器：将其靠近LM2596的输入引脚。 470μF电解电容器通常用于减少输入电压波动。

输出引脚：该引脚在正常运行过程中输出了大约150kHz的PWM波，此处连接了主要的外围成分。布置时，有必要考虑与相关组件和信号完整性连接的便利性。

地面别针：接地销应短而厚，以确保接地良好，并且可以通过多个VIA连接到地面层。

反馈别针：反馈引脚连接到反馈电阻器，并应尽可能靠近芯片，以减少干扰并确保输出电压的准确性。

控制引脚：根据工作模式将控制引脚接地或连接到高水平。在布局期间，应考虑与控制信号源的连接的便利性。

总体布局：安排高速设备（例如LM2596本身）彼此靠近，以缩短高速信号线的长度。同时，将模拟，数字和高速信号分开到不同区域，以避免相互干扰。电源设备应均匀分布，并应保留散热空间，以促进空气流量以进行散热。

跟踪设计：

尽量避免长距离平行轨迹，尤其是对于电源线和信号线，以防止串扰。

输入和输出电源线应足够厚，以满足大型电流传输的要求，降低线电阻和电压下降以及必要时可以使用铜倒入。

接地治疗：

设计单独的模拟地面和数字地面，最后将它们连接到一个点，以避免地面环干扰。

可以使用多层PCB，中间层用作地面层，以增强接地效果并减少电磁干扰。

其他方面：

如果条件允许，请使用多层PCB，中间层作为基层或动力层来屏蔽和减少串扰。

利用3D软件包库在设计阶段可视化组件，确保合理的布局，避免安装Q题，并实现满足电气和机械要求的紧凑布局。

LM2596系列型号

LM2596包

总结，LM2596电压调节器由于其客户高度认可性能，简单的操作和广泛的应用，因此在电子领域占据了重要位置。同时，其替代产品还为具有不同需求的设计提供了更多选择。