Από τη θεωρία στην πρακτική: Εφαρμογή του ρυθμιστή τάσης LM2596 στα έργα σας

Ένας ρυθμιστής τάσης είναι ένα κύκλωμα τροφοδοσίας ή εξοπλισμός που μπορεί να ρυθμίσει αυτόματα την τάση εξόδου.Μπορεί να σταθεροποιήσει την τάση τροφοδοσίας που κυμαίνεται σε μεγάλο βαθμό ή δεν πληροί τις απαιτήσεις του ηλεκτρικού εξοπλισμού εντός του ρυθμού τιμών, επιτρέποντας διάφορα κυκλώματα ή ηλεκτρικό εξοπλισμό να εργάζονται κανονικά στην ονομαστική τάση εργασίας.Παρακάτω, θα βυθίσουμε τα χαρακτηριστικά, τη διαμόρφωση PIN, τη δομή, την αρχή της διάταξης PCB και τις εφαρμογές του LM2596 ρυθμιστής τάσης.

Ένας σταθεροποιητής τάσης είναι μια συσκευή που διατηρεί σταθερή την τάση εξόδου και αποτελείται από ένα κύκλωμα ελέγχου, ένα κύκλωμα ρύθμισης τάσης, έναν σερβοκινητήρα κλπ. Όταν αλλάζει η τάση εισόδου ή το φορτίο, το κύκλωμα ελέγχου θα αντιδράσει στη δειγματοληψία, τη σύγκριση καιενισχυμένα αποτελέσματα και, στη συνέχεια, οδηγείτε τον σερβοκινητήρα.Αυτή η διαδικασία προκαλεί την αλλαγή της θέσης του ρυθμιστή τάσης του άνθρακα, ρυθμίζοντας αυτόματα τον λόγο περιστροφής του πηνίου για να διατηρηθεί η σταθερότητα της τάσης εξόδου.

Οι ρυθμιστές τάσης χωρίζονται κυρίως σε γραμμικούς ρυθμιστές και ρυθμιστές μεταγωγής.Και οι δύο ρυθμίζουν την τάση του συστήματος, αλλά οι γραμμικοί ρυθμιστές είναι λιγότερο αποτελεσματικοί, ενώ οι ρυθμιστές μεταγωγής είναι πιο αποτελεσματικοί.Οι ρυθμιστές μεταγωγής υψηλής απόδοσης μπορούν να μεταφέρουν το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος εισόδου στην έξοδο χωρίς απώλεια.

Το LM2596 είναι ένα ρεύμα ρεύματος 3A ρεύματος βήμα προς τα κάτω Τύπος Ολοκληρωμένου Ρυθμιστή τάσης που κατασκευάζεται από το Texas Instruments.Είναι εξοπλισμένο με ταλαντωτή σταθερής συχνότητας (150kHz) και ρυθμιστή τάσης αναφοράς (1.23V) και διαθέτει πλήρη κυκλώματα προστασίας, συμπεριλαμβανομένων των κυκλωμάτων περιορισμού ρεύματος και θερμικής διακοπής.Η χρήση αυτού του τσιπ μπορεί να μειώσει σημαντικά τη ζήτηση για περιφερειακές συσκευές, κατασκευάζοντας έτσι αποτελεσματικά κυκλώματα σταθεροποίησης τάσης.

Το τσιπ ενσωματώνει εσωτερικά αντιστάθμιση συχνότητας και γεννήτρια σταθερής συχνότητας, με συχνότητα μεταγωγής 150kHz.Σε σύγκριση με τους ρυθμιστές διακόπτη χαμηλής συχνότητας, μπορεί να χρησιμοποιήσει μικρότερες προδιαγραφές των εξαρτημάτων φιλτραρίσματος.Λόγω του γεγονότος ότι η συσκευή απαιτεί μόνο τουλάχιστον 4 εξωτερικά εξαρτήματα και μπορεί να χρησιμοποιήσει καθολικούς τυποποιημένους επαγωγείς, η χρήση του LM2596 είναι βελτιστοποιημένη, απλοποιώντας σημαντικά το σχεδιασμό του κυκλώματος τροφοδοσίας μεταγωγής.

• ACT4523

• BD9876

• LM2576

• Λειτουργία αναμονής χαμηλής ισχύος, η τυπική τιμή IQ είναι 80UA

• Το περιφερειακό του κύκλωμα είναι απλό, απαιτώντας μόνο τουλάχιστον 4 εξωτερικά εξαρτήματα.

• Χρησιμοποιεί μια εσωτερική συχνότητα ταλάντωσης 150kHz και είναι ένας ρυθμιστής τάσης μεταγωγής δεύτερης γενιάς με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή απόδοση.

• Μπορεί να επιτύχει εξωτερική ισχύ με μόνο 80UA ρεύμα αναμονής.

• Διαθέτει κυκλώματα αυτοπροστασίας (προστασία ρεύματος μείωσης συχνοτήτων δύο σταδίων και ένα κύκλωμα πλήρους προστασίας υπερ-θερμοκρασίας που κόβει την ισχύ σε μη φυσιολογικές συνθήκες).

• Υπό συγκεκριμένες συνθήκες τάσης εισόδου και φόρτωσης εξόδου, το σφάλμα τάσης εξόδου μπορεί να είναι εγγυημένο ότι βρίσκεται εντός του εύρους ± 4%και το σφάλμα συχνότητας ταλάντωσης μπορεί να είναι εγγυημένο ότι βρίσκεται εντός της περιοχής ± 15%.

Το LM2596 έχει συνολικά πέντε καρφίτσες.Τα ονόματα και οι λειτουργίες του PIN είναι τα εξής.

PIN 1 (VIN): Είναι η θετική τροφοδοσία εισόδου του ρυθμιστή μεταγωγής IC.Ένας κατάλληλος πυκνωτής παράκαμψης εισόδου πρέπει να υπάρχει στον πείρο για να ελαχιστοποιηθεί οι μεταβατικές τάσης και να παρέχει το απαιτούμενο ρεύμα μεταγωγής στον ρυθμιστή.

PIN 2 (OUT): Εσωτερικός διακόπτης.Η τάση σε αυτόν τον ακροδέκτη μεταβαίνει μεταξύ περίπου (+VIN -VSAT) και περίπου -0,5V με κύκλο λειτουργίας του Voutvin.Για να ελαχιστοποιηθεί η σύζευξη σε ευαίσθητα κυκλώματα, πρέπει να διατηρήσουμε την περιοχή χαλκού PCB που συνδέεται με αυτόν τον πείρο στο ελάχιστο.

PIN 3 (GND): Ground Circuit

PIN 4 (FB): Ανίχνευση της προσαρμοσμένης τάσης εξόδου για να ολοκληρωθεί ο βρόχος ανάδρασης.

PIN 5 (ON '/OFF): Επιτρέπει τη χρήση ενός λογικού σήματος για την απενεργοποίηση του κυκλώματος ρυθμιστή μεταγωγής, μειώνοντας έτσι το συνολικό ρεύμα τροφοδοσίας εισόδου σε περίπου 8OUA.Τραβώντας αυτόν τον πείρο κάτω από μια τάση κατωφλίου περίπου 1,3 V γυρίζει τον ρυθμιστή, ενώ τραβάει αυτόν τον ακροδέκτη πάνω από 1,3V (μέχρι 25V) στρέφει τον ρυθμιστή.Εάν δεν απαιτείται αυτό το χαρακτηριστικό τερματισμού, ο ακροδέκτης on/off μπορεί να είναι συνδεδεμένος με τον πείρο του εδάφους ή να απομείνει.Και στις δύο περιπτώσεις, ο ρυθμιστής θα είναι στην κατάσταση ON.

Το LM2596 περιέχει συνήθως τα ακόλουθα μέρη.

Μέσα στο LM2596, συνήθως στο 1.23V, θα βρούμε μια πηγή τάσης αναφοράς.Αυτή η τάση αναφοράς χρησιμεύει ως βάση για τη σύγκριση της τάσης εισόδου και της τάσης εξόδου, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα της τάσης εξόδου.

Περιλαμβάνει έναν βρόχο ανάδρασης που μετρά την τάση εξόδου (VOUT) και τη συγκρίνει με μια τάση αναφοράς.Με αυτόν τον τρόπο, οποιαδήποτε απόκλιση στην τάση εξόδου δημιουργεί ένα σήμα σφάλματος που ενισχύεται και χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του κύκλου λειτουργίας του FET μεταγωγής για τη διατήρηση της σταθερότητας.

Περιέχει ενσωματωμένα χαρακτηριστικά θερμικής διακοπής και περιορισμού ρεύματος για την προστασία του IC και των συνδεδεμένων εξαρτημάτων από τη ζημιά.

Η λογική εσωτερικού ελέγχου διαχειρίζεται τις λειτουργίες χρονισμού και μεταγωγής.Συνήθως τρέχει σε σταθερή συχνότητα και είναι υπεύθυνη για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των εσωτερικών FETs.

Περιέχει συνήθως ένα τρανζίστορ (FET) που χρησιμοποιείται ως στοιχείο μεταγωγής.Αυτό το FET επιτρέπει στο LM2596 να αλλάζει τις διαδρομές ρεύματος, μειώνοντας έτσι την τάση.

Όπως και σε οποιονδήποτε ρυθμιστή μεταγωγής, η διάταξη του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων είναι πολύ σημαντική.Η ταχεία μεταγωγή του ρεύματος που σχετίζεται με την επαγωγική καλωδίωση, την αδέσποτη χωρητικότητα και την παρασιτική επαγωγή των ιχνών του τυπωμένου κυκλώματος μπορούν να παράγουν μεταβατικές τάσης που μπορούν να παράγουν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) και να επηρεάσουν την επιθυμητή λειτουργία.Όπως υποδεικνύεται στην εικόνα, για να ελαχιστοποιηθεί η επαγωγή και οι βρόχοι εδάφους, το μήκος των καλωδίων που υποδεικνύεται από τις βαριές γραμμές θα πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν συντομότερα.Για τα καλύτερα αποτελέσματα, πρέπει να χρησιμοποιηθεί η κατασκευή γείωσης ενός σημείου ή στο έδαφος.

Από την άλλη πλευρά, η περιοχή PCB που συνδέεται με τον ακροδέκτη 2 (πομπός του εσωτερικού διακόπτη) του LM2596 θα πρέπει να διατηρείται στο ελάχιστο προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η σύζευξη σε ευαίσθητα κυκλώματα.

Ένα άλλο ευαίσθητο μέρος του κυκλώματος είναι η ανατροφοδότηση.Είναι σημαντικό να διατηρηθεί σύντομη την ευαίσθητη καλωδίωση ανατροφοδότησης.Για να το διαβεβαιώσετε, εντοπίστε φυσικά τις αντιστάσεις προγραμματισμού κοντά στον ρυθμιστή, όταν χρησιμοποιείτε την ρυθμιζόμενη έκδοση του ρυθμιστή LM2596.

Το LM2596 χρησιμοποιεί τον έλεγχο PWM για να διατηρήσει μια συνεπή τάση εξόδου με τη διαμόρφωση των περιόδων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του σωλήνα μεταγωγής.Όταν η τάση εισόδου υπερβαίνει την τάση εξόδου, ο σωλήνας διακόπτη ενεργοποιείται, προκαλώντας τον επαγωγέα να αποθηκεύει ενέργεια, τον πυκνωτή να εκφορτώσει και να παραμείνει σταθερή τάση εξόδου.Αντίθετα, όταν η τάση εισόδου πέφτει κάτω από την τάση εξόδου, ο διακόπτης απενεργοποιείται, οδηγώντας σε απελευθέρωση ενέργειας από τον επαγωγέα, τη φόρτιση του πυκνωτή και τη σταθερή τάση εξόδου.Αυτός ο μηχανισμός ελέγχου PWM επιτρέπει την ακριβή ρύθμιση της τάσης εξόδου.

• Ασύρματη επικοινωνία: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες ασύρματες συσκευές επικοινωνίας που πρέπει να παρέχουν σταθερή ισχύ, συμπεριλαμβανομένων των μονάδων Bluetooth, των δρομολογητών WiFi και των συσκευών κινητής επικοινωνίας.Μπορεί να μετατρέψει αποτελεσματικά την ασταθής τάση τροφοδοσίας σε σταθερή τάση εξόδου, εξασφαλίζοντας έτσι την κανονική λειτουργία του ασύρματου εξοπλισμού επικοινωνίας.

• Φωτισμός LED: Το LM2596 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση και τον έλεγχο των συστημάτων φωτισμού LED για να εξασφαλιστεί σταθερή φωτεινότητα και σταθερή παροχή ρεύματος.

• Ηλεκτρονική πρωτότυπα: Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στην ηλεκτρονική πρωτότυπα, καθώς είναι εύκολο στη χρήση και λιγότερο δαπανηρή και μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη ισχύ.

• Προμήθεια ρεύματος: Το LM2596 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό διαφόρων τύπων τροφοδοσίας, συμπεριλαμβανομένης της μεταγωγής τροφοδοτικών και των γραμμικών τροφοδοτικών.Μπορεί να μετατρέψει την είσοδο υψηλής τάσης (όπως 12V ή 24V) στην έξοδο χαμηλής τάσης (όπως 5V ή 3.3V) που χρειάζεστε, παρέχοντας σταθερή και αξιόπιστη ισχύ για αισθητήρες, φωτισμό LED, μικροελεγκτές, ηλεκτρονικές συσκευές κ.λπ.

Η τάση εισόδου του πίνακα μπορεί να είναι μεταξύ 4V και 35V.Η τάση εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί μεταξύ 1,25V και 25V.Ένας από τους ρυθμιστές του πίνακα είναι ένας μετατροπέας βήμα προς τα κάτω και ο άλλος είναι ο μετατροπέας Step-up.

Η σειρά ρυθμιστών LM2596 είναι μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα που παρέχουν όλες τις ενεργές λειτουργίες για έναν ρυθμιστή μεταγωγής (BUCK), ικανό να οδηγήσει ένα φορτίο 3-Α με εξαιρετική ρύθμιση γραμμής και φορτίου.

Το LM2596 είναι ουσιαστικά ένας ρυθμιστής τάσης που σχεδιάστηκε ως μετατροπέας buck.Μπορεί να χειριστεί τις τάσεις εισόδου μέχρι 40V, να τις αποχωρήσει αποτελεσματικά για να παράγει μια χαμηλότερη, σταθερή τάση εξόδου (VOUT) που μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 3V ή έως και 35V.

Το LM2596 είναι ένας κοινά χρησιμοποιούμενος δημοφιλής ρυθμιστής μεταγωγής βήμα-down IC.Η ρυθμιζόμενη έκδοση μπορεί να λάβει την τάση εισόδου από 4.5V σε 40V και να την μετατρέψει σε μεταβλητή τάση που προμηθεύει μέχρι 3α συνεχούς ρεύματος.

Ο μετατροπέας LM2596 DC-DC Buck είναι ένα ευπροσάρμοστο και χρήσιμο εργαλείο για τη μετατροπή μιας υψηλότερης τάσης εισόδου σε χαμηλότερη τάση εξόδου.Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία πολλαπλών συσκευών με διαφορετικές απαιτήσεις τάσης από μία μόνο πηγή και διαθέτει ενσωματωμένη προστασία υπερβολικού ρεύματος για πρόσθετη ασφάλεια.