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。
LM2576特性
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;
振东频率: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或TO-263。
LM2576内部框图
LM2576的内部框图如图2所示,该框图的引脚定义对应于五脚TO-220封装形式。
图 2
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。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1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(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。
由图1及LM2576系列开关稳压集成电路的特性可以看出,以LM2576为核心的开关稳压电源完全可以取代三端稳压器件构成的MCU稳压电源。
图 3
LM2576管脚定义
图 5
LM2576引脚功能
1)VIN—输入电压端,为减小输入瞬间电压和给调节器提供开关电流,此接脚应接旁路电容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;
5)ON/OFF—控制端,高电平有效,待机静态电流仅为75μA
LM2576绝对最大额定值
LM2576工作原理
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1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(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。
LM2576外围元件的选择
1) 输入电容CIN:
要选择低ESR的铝或钽电容作为旁路电容,防止在输入端出现大的瞬间电压。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。千万不要选用陶瓷电容,会造成严重的噪音干扰!Nichicon的铝电解电容不错。
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之类的普通整流二极管!
3) 储能电感:
可以看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。