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LM2576:降压型稳压IC  

2015-01-10 13:17:54|  分类: 集成电路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  器件型号:LM2576
  所属类别:通信电路
  主要应用:卡上开关稳压器等
  产品种类:集成稳压电路(降压型稳压IC)
  英文概述:3A 52KHz 40V Buck DC to DC Converte
  代替型号:LM2575
  其它类似型号:XL2576、AE2576
  LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路,它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1.23V),并具有完善的保护电路,包括电流限制及热关断电路等,利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。
  LM2576系列包括LM2576(最高输入电压40V)及LM2576HV(最高输入电压60V)二个系列。各系列产品均提供有3.3V(-3.3)、5V(-5.0)、12V(-12)、15V(-15)及可调(-ADJ)等多个电压档次产品。
  此外,该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。
  主要特性
  LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下
  ●最大输出电流:3A
  ●最高输入电压:LM2576为40V,LM2576HV为60V
  ●输出电压:3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可调)等可选
  ●振动频率:52kHz
  ●转换效率:75%~88%(不同电压输出时的效率不同)
  ●控制方式:PWM
  ●工作温度范围:-40℃~+125℃
  ●工作模式:低功耗/正常两种模式可外部控制
  ●工作模式控制:TTL电平兼容
  ●所需外部元件:仅四个(不可调)或六个(可调)
  ●器件保护:热关断及电流限制
  ●封装形式:TO-220-5L 或 TO-263-5L
LM2576:降压型稳压IC - STAR - 电子元器件
  部件:LM2576内部包含52kHz振荡器、1.23V基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。
  原理:为了产生不同的输出电压,通常将比较器的负端接基准电压(1.23V),正端接分压电阻网络,这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值,其中R1=1kΩ(可调-ADJ时开路),R2分别为1.7kΩ(3.3V)、3.1kΩ(5V)、8.84kΩ(12V)、11.3kΩ(15V)和0(-ADJ),上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整因而无需使用者考虑。将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较,若电压有偏差,则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比从而使输出电压保持稳定。
  参数
  所属类别:通信电路
  厂家:NS-国半(美国国家半导体)已被TI-德州仪器收购
  工作模式:低功耗
  工作模式控制:TTL电平兼容
  器件保护:热关断及电流限制
  LM2576常用封装方式及管脚定义
  最大输入电压:40V
  最大电流:3A
  振动频率:52KHZ
  转换效率:75%~88%
  控制方式:PWM
  工作温度:-40~125℃
  引脚数目:5
  输出类型:可调
  功能:直流降压
  输入电压:5.0~40V,60V
  输出电压:3.3~5.0V、ADJ可调
  效率:88%
  静态电流:5mA
  封装:TO-263-5L、TO-220-5L
  应用
  简单高效的降压稳压器
  线性稳压器的高效预稳压器
  卡上开关稳压器
  正到负的变换器
  负开压变换器
  为电池充电器做电源
  图为典型调压电路应用
LM2576:降压型稳压IC - STAR - 电子元器件
   LM2576应用小结
  1、有3.3V、5V、12V、15V和可调电压输出多种系列
  2、输出电压可调的范围为1.23V~37V(HV型号的可达57V),负载电压的输出容差最大为±4%
  3、最少只需要4个外围元件,可达3A的输出电流
  4、宽的输入电压范围,HV型号甚至可达40V~60V
  5、内部振荡器产生52KHz的固定频率
  6、可用TTL电平关闭输出,低功耗待机模式,典型待机电流为50μA
  7、BUCK式降压器,较高的转换效率
  8、过热和过流保护
  9、可实现Buck-Boost式正-负电压转换器  
  LM2576的管脚
  1、VIN:输入电压端,为减小输入瞬态电压和给调节器提供开关电流,此管脚应接旁路电容CIN
  2、OUTPUT:稳压输出端,输出高电压为(VIN~VSAT),输出低电压为-0.5V
  3、GND:电路地
  4、FEEDBACK:反馈端
  5、ON/OFF:控制端,高电平有效,待机静态电流仅为75?A
  外围元件的选择
  1、输入电容CIN
  要选低ESR的铝或钽电容作为旁路电容,防止在输入端出现大的瞬态电压。
  还有,当你的输入电压波动较大,输出电流有较高,容量一定要选用大些,470μF~10000μF都是可行的选择;电容的电流均方根值至少要为直流负载电流的1/2;基于安全考虑,电容的额定耐压值要为最大输入电压的1.5倍。千万不要选用瓷片电容,会造成严重的噪声干扰!Nichicon的铝电解电容不错。选好了此电容,设计就成功了一半!
  2、续流二极管
  首选肖特基二极管,因为此类二极管开关速度快、正向压降低、反向恢复时间短,千万不要选用1N4000、1N5400之类的普通整流管!
  3、储能电感
  建议好好看看datasheet中的电感选择曲线,要求有高的通流量和对应的电感值,也就是说,电感的直流通流量直接影响输出电流。为什么呢?LM2576既可工作于连续型也可非连续型,流过电感的电流若是连续的为连续型,电感电流在一个开关周期内降到零为非连续型。
  4、输出端电容COUT
  推荐使用1μF~470μF之间的低ESR的钽电容。若电容值太大,反而会在某些情况(负载开路、输入端断开)对器件造成损害。COUT用来输出滤波以及提高环路的稳定性。如果电容的ESR太小,就有可能使反馈环路不稳定,导致输出端振荡。这几乎是稳压器的共性,包括LDO等也有这一现象。
  LM2576应用注意事项
  1、反馈线要远离电感,电路中输入/输出电容、续流二极管、接地端、控制端的连线要尽可能短而粗,最好用地线屏蔽。
  2、由于器件较高的转换效率,几乎不用考虑散热问题。
  基于LM2576的高可靠MCU电源设计
  摘要:在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上,简单介绍了LM2576的特性,给出了基本开关稳压电源、工作模式可控的开关稳压电源和开关与线性结合式稳压电路的设计方案及元器件参数的计算方法。
  关键词:LM2576、电源设计、MCU
  嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件(如78xx系列三端稳压器件)作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压。
  这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”(其值为V压降×I负荷),其工作效率仅为30%~50%。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况,从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此,工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此,开关稳压电源的功耗极低,其平均工作效率可达70%~90%。
  在相同电压降的条件下,开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此,开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积,甚至在大多数情况下不需要加装散热片,从而减少了对MCU工作环境的有害影响。
  采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是:
  开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外,由于开关稳压电源“热损失”的减少,设计时还可提高稳压电源的输入电压,这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。
  LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件(如78xx系列端稳压集成电路)的替代品,它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力,从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。
  与线性稳压器件的配合设计
  较高的输出电压纹波(一般大于20mV)是开关稳压电源设计中不可回避的问题。在某些对电源纹波电压有特殊要求的场合(如MCU内部有高精度A/D转换器等),可采用开关稳压电源来提高稳压电源的工作效率或采用线性稳压电源来降低稳压电源的输出纹波电压。因此,采用开关稳压电源与线性稳压电源相结合的形式可为有特殊要求的MCU供电提供一种更好的方法。图4是低纹波输出电压稳压电路原理图。
  图4中的前半部类似于图2,为了提稳压电源的整体工作效率,当IC2采用7805时,由于7805的最小输入电压为7.5V,因此,图4中的开关稳压集成电路采用了可调节输出芯片(LM2576-ADJ),图中,开关稳压集成电路的输出电压Vort与R1和R2的关系如下:Vort=1.23×(1+R2/R1)
  结束语
  经实际使用证明,采用LM2576系列开关稳压集成电路作为MCU稳压电源的核心器件不仅可以提高稳压电源的工作效率,减少能源损耗,减少对MCU的热损害,而且可减少外部交流电压大幅波动对MCU的干扰,同时可降低经电源窜入的高频干扰,这对保障MCU的安全和可靠运行能起到事半功倍的作用。

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