LM2596Texas Instruments에서 도입 한 널리 사용되는 스텝 다운 스위칭 전압 조절기는 전원 관리 분야에서 두드러지게 성능을 발휘합니다. 이 기사는 핵심 특성, 작업 원칙 및 실제 응용 프로그램을 탐구합니다.
LM2596 전압 조절기 개요
LM2596 시리즈 전압 조정기스텝 다운 (BUC) 스위치 조절기에 대한 모든 활성 기능을 제공하는 모 놀리 식 통합 회로입니다. 우수한 라인 및 하중 조절 기능으로 3A 하중을 구동 할 수 있습니다. 이 일련의 장치에는 3.3V, 5V 및 12V의 고정 출력 전압이있는 버전과 다양한 응용 프로그램 요구 사항을 충족하기위한 조정 가능한 출력 버전이 포함됩니다.
150kHz의 스위칭 주파수에서 작동하여 저주파 스위치 레귤레이터와 비교하여 더 작은 크기의 필터링 구성 요소를 사용할 수 있습니다. 표준 5 핀 TO-220 패키지 (다양한 리드 벤딩 옵션 포함)와 5 핀 TO-263 표면 장착 패키지를 채택하여 사용하기 쉽습니다. 작동에는 몇 가지 외부 구성 요소 만 필요하며 내부 주파수 보상 및 고정 주파수 발진기가 포함되어 있습니다.
LM2596 전압 조절기 핀아웃
| 핀 번호. | 핀 이름 | I/O | 설명 |
|---|---|---|---|
| 1 | 빈 | 나 | 이것은 IC 스위칭 레귤레이터의 양의 입력 공급입니다. 이 핀에는 적절한 입력 우회 커패시터가 있어야합니다. 전압 과도를 최소화하고 조절기가 요구하는 스위칭 전류를 공급합니다. |
| 2 | 산출 | 영형 | 내부 스위치. 이 핀의 전압은 대략 (+vin -vsat)와 약 -0.5V 사이를 전환합니다. VOUT/VIN의 듀티 사이클. 민감한 회로에 대한 커플 링을 최소화하려면 이 핀에 연결된 PCB 구리 영역은 최소로 유지되어야합니다. |
| 3 | 지면 | - | 회로 접지 |
| 4 | 피드백 | 나 | 피드백 루프를 완료하기 위해 조절 된 출력 전압을 감지합니다. |
| 5 | 온/꺼짐 | 나 | 로직 신호를 사용하여 스위칭 레귤레이터 회로를 차단하여 총 입력 공급 전류를 떨어 뜨릴 수 있습니다. 약 80 μa. 이 핀을 약 1.3V의 임계 값 전압 아래로 당기면 레귤레이터가 켜집니다. 이 핀을 1.3V 이상으로 당기면 (최대 최대 25V) 조절기를 종료합니다. 이 셧다운 기능이 필요하지 않은 경우 켜기/오프 핀을 접지 핀에 연결하거나 열 수 있습니다. 두 경우 모두 조절기가 on 상태에 있습니다. |
LM2596 전압 조절기 사양
| 유형 | 범위 |
|---|---|
| 출력 전압 | 37V |
| 최대 출력 전류 | 3A |
| 입력 전압 이름 | 12V |
| 최소 공급 전압 | 4.5V |
| 공칭 정지 전류 | 5MA |
| 최대 출력 전압 | 37V |
| 최대 듀티 사이클 | 95% |
| 작동 온도 | -40 ° C ~ 125 ° C TJ |
| 공급 전압 | 40V |
| 최대 공급 전압 | 40V |
| 전압 - 출력 (최소/고정) | 1.23V |
| 제어 모드 | 전압 모드 |
| 할로겐 프리 | 예 |
| 최소 출력 전압 | 1.23V |
| 최대 접합 온도 (TJ) | 125 ° C |
LM2596 전압 조정기의 PWM 제어 원리는 무엇입니까?
LM2596PWM (Pulse-Width Modulation)을 사용하여 출력 전압을 조절합니다. 내부 발진기는 150kHz 고정 주파수 시계를 생성합니다. 오차 증폭기는 피드백 전압 (전압 분배기를 통한 출력에서)을 기준 전압과 비교하여 오차 신호를 생성합니다. 이 신호는 PWM 비교기를 제어하여 내부 전원 스위치 (MOSFET/BJT)의 듀티 사이클을 조정합니다.
스위치가 켜져 있으면 입력 전압은 인덕터 및 하중에 에너지를 공급합니다. 꺼짐에 따라 인덕터는 프리 휠링 다이오드를 통해 전류를 유지하여 전류를 유지합니다. 정시 비율 (듀티 사이클)을 변경함으로써 평균 출력 전압이 조절됩니다. 더 높은 듀티 사이클은 출력 전압을 증가시키고 출력 전압은 더 낮은 결과를 감소시켜 입력 또는 부하 변화에도 불구하고 안정적인 출력을 보장합니다.
LM2596 전압 조절기 기능
출력 전압 옵션 :3.3V, 5V 및 12V를 제공하는 고정 된 출력 전압 버전뿐만 아니라 출력 전압 범위가 1.2V ~ 37V 인 조정 가능한 버전.
정확성:최대 오차는 전체 라인 및 하중 조건에서 ± 4%입니다.
로드 용량 :3A의 출력 부하 전류를 제공 할 수 있습니다.
입력 전압 범위 :최대 40V.
외부 구성 요소 요구 사항 :4 개의 외부 구성 요소 만 필요하므로 사용하기 쉽습니다.
스위칭 주파수 :내부 발진기의 고정 주파수는 150kHz입니다.
종료 기능 :TTL 셧다운 기능이 있으며 저전력 대기 모드의 정지 전류 IQ는 일반적으로 80μa입니다.
능률:특정 조건에서 다른 효율을 갖는 다른 버전의 고효율. 예를 들어, 12V 버전의 입력 전압이 25V이고 부하 전류는 3A 일 때 일반적인 효율은 90%입니다.
보호 기능 :오류 조건 하에서 장치의 안전을 보장하기 위해 열 셧다운 및 전류 제한 보호 기능이 장착되어 있습니다.
LM2596 전압 조절기 응용 프로그램
고성능 스텝 다운 전환 조절기로서 LM2596, 높은 효율, 강한 부하 용량 및 유연한 출력 전압 옵션과 같은 장점으로 인해 다양한 전자 시스템에서 널리 사용됩니다. 일반적인 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.
산업 제어 시스템: 산업 환경에서 센서, 액추에이터 및 제어 회로에 안정적인 전원 공급 장치를 제공합니다. 최대 입력 전압이 40V 인 불안정한 산업 전력망에 적응하여 안정적인 장비 작동을 보장 할 수 있습니다.
자동차 전자 제품: 자동차 오디오, 내비게이션 시스템 및 온보드 충전기와 같은 차량 내 장치에 적합합니다. 3A 부하 용량은 대부분의 자동차 전자 부품의 전력 요구 사항을 충족하며 열 셧다운 및 전류 제한 보호 기능은 차량 작동 중 안전성을 향상시킵니다.
통신 장비: 라우터, 모뎀 및 통신 모듈에 사용하여 고전압 입력 (예 : 12V 또는 24V)을 코어 칩에 필요한 저전압 (3.3V, 5V 등)으로 변환하여 안정적인 신호 전송을 보장합니다.
배터리 구동 장치: 조정 가능한 출력 버전 (1.2V ~ 37V)은 배터리 (납산 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은)로 구동되는 장치에 이상적이므로 유연한 전압 조절이 배터리 수명을 연장 할 수 있습니다.
임베디드 시스템 용 전원 공급 장치: 마이크로 컨트롤러 (예 : STM32 시리즈), FPGA 및 기타 임베디드 구성 요소에 안정적인 전력을 제공합니다. 낮은 대기 전류 (일반 80μa)는 저전력 모드에서 전력 소비를 줄이는 데 도움이됩니다.
LED 조명 시스템: LED의 작동 전압과 일치하도록 출력 전압을 조정하여 고출력 LED 어레이를 구동 할 수 있으며, 높은 효율은 열 발생을 줄이고 시스템 안정성을 향상시킵니다.
LM2596고정 전압 조절기
고정 전압 조절기 버전. 위의 회로를 참조하십시오. IC를 변경하여 출력 전압을 설정할 수 있습니다.
- 3.3V 출력의 경우 LM2596-3.3.
- 5V 출력의 경우 LM2596-5.0.
- 12V 출력의 경우 LM2596-12.
우리는 또한 다른 적절한 구성 요소가 있어야합니다.
- C1은 330UF (LM2596-3.3, LM2596-5.0) 또는 180UF (LM2596-12의 경우) 여야합니다.
- L1 = 코일 인덕턴스, 33UH (LM2596-3.3, LM2596-5.0의 경우) 또는 68UH (LM2596-12의 경우).
LM2596 조정 가능한 출력 전압 조정기
이제 우리는 대부분의 사람들이 LM2596을 조정 가능한 출력 전압 조절기로 사용한다는 것을 알 수 있습니다.
그림과 같이 LM2596 조정 가능한 출력 전압 조정기는 C1 필터링 입력과 함께 IC1 (LM2596)을 사용합니다. L1, D1, R1, R2, C2, C3는 회로를 형성합니다. 규제되지 않은 DC 입력, 피드백 (R1/R2)을 통해 조정, 3A 부하에 대한 조절 전압을 출력하여 유연한 전압 조절을 가능하게합니다.
LM2596 전압 조절기 대안
LM2596은 인기있는 스텝 다운 전환 조절기입니다그러나 다른 응용 프로그램에 대해 유사하거나 향상된 성능을 제공하는 몇 가지 대안이 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 대안입니다.
1.LM2576
최대 출력 전류가 3A 인 유사한 기능을 제공하는 LM2596의 전임자.
LM2596 (150kHz)에 비해 더 낮은 스위치 주파수 (52kHz)에서 작동하며, 이는 더 큰 외부 구성 요소가 필요할 수 있습니다.
고정 전압 버전 (3.3V, 5V, 12V) 및 조정 가능한 버전으로 제공됩니다.
최대 출력 전류가 3A 인 소형, 고효율 스텝 다운 변환기.
더 높은 스위칭 주파수 (최대 1.2MHz)를 특징으로하면 더 작은 인덕터 및 커패시터가 가능합니다.
많은 작동 조건에서 LM2596보다 효율성이 향상되어 배터리 구동 장치에 적합합니다.
3. XL4015
최대 5A의 출력 전류를 전달할 수있는 고전류 스텝 다운 레귤레이터는 고급 전력 애플리케이션에 이상적입니다.
조정 가능한 출력 전압 범위는 1.25V ~ 36V입니다.
과전류 및 온도 보호 기능이 포함되어 있습니다.
선형 조절기는 위에서 언급 한 스위칭 조절기와 달리 대형 전압 강하의 경우 더 간단하지만 덜 효율적입니다.
고정 전압 (1.8V, 2.5V, 3.3V, 5V) 및 최대 출력 전류가 800mA 인 조절 가능한 버전으로 제공됩니다.
스위칭 레귤레이터보다 노이즈가 적 으면 민감한 아날로그 회로에 적합합니다.
5.TPS5430
넓은 입력 전압 범위 (5V ~ 36V)와 조정 가능한 출력 전압 (1.22V ~ 28V)을 갖는 3A 스텝 다운 변환기.
고효율 (최대 95%)과 500kHz의 스위칭 주파수가 특징입니다.
과전류, 과전압 및 열 셧다운과 같은 내장 보호 기능이 포함되어 있습니다.
LM2596의 기능
전압 변환: 조절되지 않은 더 높은 DC 입력 전압을 안정적인 더 낮은 DC 출력 전압으로 변환 할 수 있습니다. 고정 출력 전압 버전 (예 : 3.3V, 5V, 12V)과 1.2V ~ 37V 범위 내에서 출력 전압을 설정할 수있는 조정 가능한 버전을 제공합니다.
운전 능력: 3A의 최대 부하 전류를 구동 할 수 있으므로 전류 요구 사항이 적은 전자 장치에 전원을 공급하는 데 적합합니다.
효율성 최적화: 150kHz의 고정 스위칭 주파수에서 작동하면, 저주파 조절기와 비교하여 소규모 필터링 구성 요소를 사용할 수 있으며 전압 변환의 우수한 효율을 달성 할 수 있습니다.
보호 기능: 열 셧다운 및 전류 제한 보호 기능을 통합합니다. 열 셧다운은 과도한 온도로 인해 장치의 손상을 방지하며, 전류 제한은 과도한 전류가 레귤레이터를 통과하는 것을 방지하여 레귤레이터 자체와 연결된 부하를 보호합니다.
외부 셧다운 제어: 외부 종료 (온/오프) 기능이 있습니다. 이 기능이 활성화되면 레귤레이터는 저전류 대기 모드로 들어가 전력 소비가 줄어 듭니다.
안정적인 출력: 탁월한 라인 및 하중 조절을 제공하여 입력 전압 또는 하중에 변화가있을 때에도 출력 전압이 안정적으로 유지되도록합니다.
LM2596 PCB 레이아웃 가이드
구성 요소 레이아웃 :
입력 커패시터 :LM2596의 입력 핀에 가깝게 배치하십시오. 470μF 전해 커패시터는 종종 입력 전압 변동을 줄이는 데 사용됩니다.
출력 핀 :이 핀은 정상 작동 중에 약 150kHz의 PWM 파를 출력하며 주 주변 장치 구성 요소가 여기에 연결됩니다. 배치 할 때 관련 구성 요소와의 연결 편의성 및 신호 무결성을 고려해야합니다.
지상 핀 :접지가 우수한 접지를 보장하기 위해 접지 핀은 짧고 두껍고 여러 vias를 통해 접지 층에 연결할 수 있습니다.
피드백 핀 :피드백 핀은 피드백 저항에 연결되어 있으며 간섭을 줄이고 출력 전압의 정확성을 보장하기 위해 짧은 추적으로 가능한 한 칩에 가깝습니다.
제어 핀 :컨트롤 핀은 작업 모드에 따라 접지 또는 높은 레벨에 연결됩니다. 레이아웃 중에 제어 신호 소스와의 연결 편의성을 고려해야합니다.
전체 레이아웃 :고속 신호 라인의 길이를 단축하기 위해 고속 장치 (예 : LM2596 자체와 같은)를 배열하십시오. 동시에 상호 간섭을 피하기 위해 별도의 아날로그, 디지털 및 고속 신호를 다른 영역으로 향합니다. 전원 장치는 균등하게 분배되어야하며 열 소산을위한 공기 흐름을 용이하게하기 위해 열 소산 공간을 예약해야합니다.
추적 디자인 :
Crosstalk를 방지하기 위해 장거리 평행 흔적, 특히 전력선 및 신호 라인의 경우를 피하십시오.
입력 및 출력 전원 라인은 큰 전류 변속기의 요구 사항을 충족하고 라인 저항 및 전압 강하를 줄이며 필요한 경우 구리 붓기를 사용할 수있을 정도로 두껍게해야합니다.
접지 치료 :
별도의 아날로그 그라운드와 디지털 접지를 설계하고 마지막으로 단일 지점에 연결하여 접지 루프 간섭을 피하십시오.
다층 PCB는 접지 효과를 향상시키고 전자기 간섭을 줄이기 위해 중간 층을 접지 층으로 사용하여 다층 PCB를 사용할 수 있습니다.
기타 측면 :
조건이 허용되는 경우 다층 PCB를 사용하고 중간 층을 접지 층 또는 전력 계층으로 사용하여 크로스 스토크를 보호하고 줄입니다.
3D 패키지 라이브러리를 사용하여 설계 단계에서 구성 요소를 시각화하고 합리적인 레이아웃을 보장하고 설치 문제를 피하고 전기 및 기계 요구 사항을 충족하는 컴팩트 한 레이아웃을 달성합니다.
LM2596 시리즈 모델
| 부품 번호 | 상태 | 패키지 | 다리 | 담체 | 로스 | MSL 등급 | OP 온도 (° C) | 부분 표시 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LM2596S-12/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | - | LM2596S-12 P+ |
| LM2596S-12/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-12 P+ |
| LM2596S-3.3/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | - | LM2596S-3.3 P+ |
| LM2596S-3.3/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-3.3 P+ |
| LM2596S-5.0/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | - | LM2596S-5.0 P+ |
| LM2596S-5.0/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-5.0 P+ |
| LM2596S-ADJ/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-ADJ P+ |
| LM2596S-ADJ/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 튜브 | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-ADJ P+ |
| LM2596SX-12/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 큰 t & r | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | - | LM2596S-12 P+ |
| LM2596SX-12/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 큰 t & r | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | -40 ~ 125 | LM2596S-12 P+ |
| LM2596SX-3.3/NOPB | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 | 큰 t & r | Rohs 면제 sn | 레벨 -3-245C-168 시간 | - | LM2596S-3.3 P+ |
| LM2596SX-3.3/NOPB.B | 활발한 생산 | DDPAK/TO-263 (KTT) | 5 |
LM2596 패키지
요약하기 위해LM2596 전압 조절기우수한 성능, 간단한 작동 및 광범위한 응용 분야로 인해 전자 제품 분야에서 중요한 위치를 차지합니다. 한편, 대체 제품은 다양한 요구 사항이있는 설계에 더 많은 옵션을 제공합니다.
위시리스트 (0 항목)