LM2576 es un regulador clásico de conmutación de baja bajaIntroducido por Texas Instruments (TI). Desde su lanzamiento, ha ocupado una posición importante en el campo de la conversión de energía de DC. Con su tecnología madura, rendimiento estable y amplia aplicabilidad, se ha convertido en un producto de referencia en escenarios de baja potencia de baja potencia. Sus escenarios de aplicación cubren múltiples campos, como control industrial, electrónica automotriz, electrónica de consumo y dispositivos con batería. A través de este artículo, los ingenieros y los entusiastas de la electrónica pueden comprender de manera rápida e integral el conocimiento relevante de LM2576, proporcionando orientación clara y práctica para el trabajo de diseño de la fuente de alimentación.
Regulador de voltaje reducido LM2576 Descripción general
El LM2576 es un regulador clásico de voltaje reducido basado en inductoresLanzado por Texas Instruments. Diseñado específicamente para escenarios medianos y de baja potencia, presenta una corriente de salida máxima de 1A y se usa ampliamente en control industrial, electrónica automotriz y otros campos. Tiene un rango de voltaje de entrada de 7-40V (con algunos O Odels hasta 60V) y ofrece voltajes de salida fijos (como 3.3V/5V) y voltajes de salida ajustables (1.23-37V). Operando a una frecuencia de conmutación de 52 kHz, logra una eficiencia de conversión del 75%-88%, con ventajas significativas de eficiencia energética. El chip integra las funciones de protección contra sobrecorriente y apagado térmico para mejorar la confiabilidad del sistema. Su circuito periférico es simple, que requiere solo un inductor, condensador y diodo para operar, lo que resulta en un umbral de diseño bajo. Los paquetes como TO220 facilitan la disipación de calor y se adaptan a varios requisitos de instalación, por lo que es una elección óptima que equilibra el rendimiento y la facilidad de uso.
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Regulador de voltaje reducido LM2576 PINOUTS
Tomando el paquete de 220 comúnmente utilizado (modelo LM2576T) como ejemplo, las funciones de sus pines se muestran en la tabla a continuación:
| Número de alfiler | Nombre | Descripción de la función |
|---|---|---|
| 1 | Empuje | Pin de voltaje de entrada, conectado al voltaje de entrada de CC no regulado, que debe estar dentro del rango especificado del chip |
| 2 | Votación | Pin de voltaje de salida, proporcionando un voltaje de salida de CC estable |
| 3 | Gnd | Pin de tierra, que proporciona un suelo de referencia para el chip |
| 4 | Comentario | Pin de retroalimentación, utilizado para detectar el voltaje de salida y realizar la regulación del circuito cerrado del voltaje de salida. Para modelos de salida fija, este PIN tiene una red de divisor de voltaje incorporada; Para los modelos de salida ajustable, se requiere una red de divisor de resistencia externa |
| 5 | Encendido/apagado | Pin de control del interruptor, que controla el estado de encendido/apagado del chip a través de una señal externa. Cuando este pin está conectado a un nivel bajo, el chip se apaga; Cuando está conectado a un alto nivel, el chip funciona normalmente (algunos modelos pueden tener la lógica opuesta, así que consulte la hoja de datos específica) |
Características del pasador y consideraciones de diseño
Pasador: El voltaje de entrada debe estar dentro del rango especificado (generalmente 7V-40V); De lo contrario, puede causar daños en el chip o una operación anormal. En el diseño, se debe agregar un condensador de filtro apropiado en el extremo de entrada para reducir la onda y el ruido en el voltaje de entrada.
Pasador de votos: La precisión del voltaje de salida está relacionada con la carga. Al diseñar el circuito de salida, los componentes como inductores y condensadores deben seleccionarse razonablemente para garantizar que la estabilidad y la ondulación del voltaje de salida cumplan con los requisitos.
Alfiler de retroalimentación: Este pin es muy sensible al ruido. Durante el cableado, su longitud debe minimizarse, y debe evitar cruzar con el cableado de la ruta de alimentación para evitar que la interferencia del ruido afecte la estabilidad del voltaje de salida. Para los modelos de salida ajustable, las resistencias externas deben ser resistencias de alta precisión (como tolerancia al 1%) para garantizar la precisión del voltaje de salida.
Pin de encendido/apagado: Si no se requiere un control remoto del estado del interruptor del chip, este PIN se puede conectar directamente a un nivel alto (para modelos habilitados de alto nivel) o flotación izquierda (de acuerdo con los requisitos del modelo específico).
Diagrama de bloque funcional LM2576
La estructura interna deel LM2576 principalmenteConsiste en los siguientes módulos de núcleo:
Referencia de voltaje: Proporciona un voltaje de referencia estable, que sirve como punto de referencia de entrada para el amplificador de error.
Amplificador de error: Compara el voltaje de retroalimentación con el voltaje de referencia, amplifica la señal de error entre ellos y la usa para controlar el estado de encendido/apagado del interruptor de alimentación.
Oscilador: Genera una señal de reloj de frecuencia fija (52 kHz) para controlar el ritmo de conmutación de todo el circuito.
Interruptor de encendido: Por lo general, un MOSFET, que se enciende o se apaga bajo el control de la señal del reloj y la señal de salida del amplificador de error, lo que permite la transferencia de energía y la conversión.
- Circuito de protección: Incluye protección contra sobrecorriente y circuitos de apagado térmico para proteger el chip en condiciones anormales.
Su proceso de trabajo es el siguiente: después de muestrearse el voltaje de entrada, se obtiene un voltaje de retroalimentación. Este voltaje de retroalimentación se compara con el voltaje de referencia en el amplificador de error para generar una señal de error. La señal de error se combina con la señal de reloj generada por el oscilador para controlar el encendido/apagado del interruptor de alimentación. Cuando se enciende el interruptor de alimentación, el voltaje de entrada suministra alimentación al inductor y se carga a través del interruptor, y el inductor almacena energía. Cuando se apaga el interruptor de alimentación, el inductor libera la energía almacenada a través del diodo de ruedas libres, continuando suministrando energía a la carga. A través de este proceso de regulación de circuito cerrado, el voltaje de salida permanece estable.
Características de LM2576
Alta eficiencia:Con una frecuencia de conmutación de 52 kHz, la eficiencia de conversión puede alcanzar el 75% -88% en diferentes condiciones de carga. Una mayor eficiencia significa un menor consumo de energía del chip en sí, reduciendo así los requisitos de disipación de calor, por lo que es adecuado para aplicaciones con espacio limitado de disipación de calor.
Amplio rango de entrada:El rango de voltaje de entrada de CC es típicamente 7V-40V, y algunos modelos (como LM2576HVT) pueden admitir hasta 60 V. Esto permite la adaptación a varios escenarios de entrada de potencia, mejorando la versatilidad del chip.
Flexibilidad de salida:Están disponibles múltiples versiones de voltaje de salida, incluidas salidas fijas (3.3V, 5V, 12V, 15V) y salidas ajustables (1.23V-37V). Los modelos de salida fija se pueden usar directamente sin ajustes adicionales; Los modelos de salida ajustable permiten una configuración flexible del voltaje de salida a través de una red de resistencia externa, satisfaciendo las necesidades de diferentes dispositivos.
Mecanismos de protección:Protección contra sobrecorriente incorporada y apagado térmico Funciones. Cuando la corriente de salida excede el umbral especificado, el circuito de protección contra sobrecorriente se activa para limitar la corriente de salida, evitando el daño al chip debido a la sobrecorriente. Cuando la temperatura de unión del chip excede la temperatura establecida (generalmente 125 ℃), la función de apagado térmico detiene el funcionamiento del chip, y se reanuda automáticamente después de que disminuye la temperatura, protegiendo el chip del daños por sobrecalentamiento.
Otras características:Tiene bajas características de corriente de espera. Cuando el chip se apaga o bajo carga de luz, el consumo de energía es bajo, lo que ayuda a extender la duración de la batería de los dispositivos con batería. Además, algunos modelos tienen capacidad de sincronización externa, lo que permite que la frecuencia de conmutación se sincronice con una señal de reloj externa, reduciendo la interferencia entre diferentes circuitos.
Aplicaciones LM2576
El LM2576, un paso de cambio de paso popularR De Texas Instruments, encuentra diversas aplicaciones en múltiples industrias debido a su rendimiento confiable y características flexibles.
1. Control industrial
Poder sensor y actuador: En los sistemas de automatización industrial, numerosos sensores como la temperatura, la presión y los sensores de posición requieren suministros estables de bajo voltaje. El LM2576 puede convertir el bus de energía industrial de 24 V comúnmente utilizado a 5V o 3.3V estables para estos sensores. Del mismo modo, los actuadores de pequeña escala como las válvulas solenoides pueden ser alimentadas por la salida regulada del LM2576.
Potencia del microcontrolador: Las unidades de control industrial a menudo emplean microcontroladores para administrar y coordinar diversas operaciones. El LM2576 proporciona una fuente de alimentación estable, asegurando que el microcontrolador funcione sin fallas causadas por fluctuaciones de voltaje.
2. Electrónica automotriz
In - Sistemas de información y entretenimiento de automóviles: Dispositivos como radios de automóviles, sistemas de navegación GPS y pantallas de pantalla táctil necesitan una fuente de alimentación estable. El LM2576 puede convertir el voltaje de la batería del vehículo de 12 V o 24 V a niveles apropiados de bajo voltaje (p. Ej., 5V o 3.3V) para alimentar estos componentes. También puede soportar los transitorios eléctricos y los picos de voltaje que ocurren durante el arranque del motor y otras operaciones del vehículo.
Electrónica del tablero: Pantallas de clúster de instrumentos, que incluyen velocímetros, medidores de combustible y luces indicadoras de advertencia, dependen de la potencia estable.El LM2576Asegura un funcionamiento constante de la electrónica detrás de estas pantallas, proporcionando información precisa y confiable al controlador.
3. Electrónica de consumo
Enrutador y dispositivos de red: Los enrutadores, los interruptores y los puntos de acceso inalámbrico requieren una potencia estable para mantener la conectividad de red. El LM2576 puede convertir el voltaje de entrada del adaptador de alimentación (generalmente 9V - 12V) a las 5V o 3.3V necesarias para los circuitos internos, incluidos microprocesadores, chips de memoria y componentes de la interfaz de red.
Establecer - cajas superiores: Estos dispositivos se utilizan para recibir y decodificar señales de televisión. El LM2576 proporciona la potencia requerida a las diferentes secciones del cuadro Top - Circuito de salida del sintonizador, el decodificador y la salida HDMI, asegurando la reproducción de video y audio suaves.
4. Batería - Dispositivos alimentados
Dispositivos médicos portátiles: Dispositivos como medidores de glucosa, monitores de electrocardiograma portátiles (ECG) y los oxímetros de pulso de mano a menudo se ejecutan en baterías. El LM2576 puede convertir el voltaje de la batería (p. Ej., 7.4V desde un paquete de batería de iones de litio) a un establo de 5V o 3.3V, lo que extiende la vida útil de la batería con su eficiencia relativamente alta y alimenta los sensores, los microcontroladores y las unidades de visualización del dispositivo.
Nodos de sensor inalámbrico: En las aplicaciones de Internet de las cosas (IoT), los nodos de sensores inalámbricos implementados en varios entornos están alimentados por baterías. El LM2576 puede bajar el voltaje de la batería a un nivel apropiado para el transceptor de radio del nodo, el microcontrolador y los componentes del sensor, lo que permite una operación a largo plazo sin reemplazo de batería frecuente.
Versión de voltaje de salida fija Diagrama de aplicación típico
Este es un diagrama de aplicación típico deel LM2576Versión de voltaje de salida fijo. Se necesitan 7V - 40V (60V para HV) entrada de CC no regulada. Los componentes clave incluyen el condensador de entrada CIN (100 μF), el inductor L1 (100μH), el diodo de rueda libre D1 (1N5822) y el cout condensador de salida (1000 μF), proporcionando una salida regulada de +5V para la carga 3A.
Fuente de alimentación 3-A ajustable de 1.2 V a 55 V con baja salida de salida
Este es un circuito de fuente de alimentación 3A ajustable de 1.2 - 55V con LM2576HV - adj. Se necesitan una entrada de CC no regulada de 55 V, con componentes como CIN (100 μF), L1 (150 μH), D1 (1N5822), Cout (2000 μF) y R1/R2 para el ajuste de voltaje. Un filtro de ondulación opcional (inductor de 20 μH + condensador de 100 ° F) reduce la ondulación de salida.
Se desarrolla invertir buck-boost −12 V
Este es un dólar invertido - circuito de refuerzo con LM2576HV - adj. Se necesitan entrada de CC no regulada de +12 a +45V. Los componentes como CIN (100 μF), L1 (68 μH), D1 (1N5822) y Cout (2200 μF) funcionan con el ChIP para generar una salida regulada - 12 V a 0.7A, lo que permite la inversión y regulación de voltaje.
Cómo usarLM2576?
1. Análisis de requisitos
Primero, determine el rango de voltaje de entrada, el valor de voltaje de salida y la corriente de carga máxima. Por ejemplo, si el voltaje de entrada varía de 7V a 40V, y necesita una salida estable de 5V con una corriente de carga máxima de 1A, seleccione el modelo LM2576 apropiado. Los modelos de salida fijos como LM2576T - 5.0 se pueden elegir para aplicaciones simples; Para las necesidades de salida ajustables, la versión ajustable es más adecuada.
2. Selección de componentes
Inductor: Según los voltajes de entrada y salida y la frecuencia de conmutación de 52 kHz, calcule el valor de inductancia requerido. Por lo general, un inductor de 33 μH es una opción común, pero garantiza que su corriente de saturación exceda la corriente de salida máxima y tiene una baja resistencia a CC.
Condensadores: Seleccione condensadores de entrada y salida de acuerdo con los requisitos de dominio. El condensador de entrada C1 a menudo combina un condensador electrolítico de 10 μF y un condensador de cerámica de 0.1 μF para filtrar el ruido de entrada. El condensador de salida C2 utiliza un condensador electrolítico de 100 μF y un condensador de cerámica de 0.1 μF para reducir la ondulación de salida.
Free - diodo de ruedas: Elija un diodo adecuado como 1N5822. Su voltaje de desglose reverso debe ser mayor que el voltaje de entrada máximo, y la calificación de corriente hacia adelante debe satisfacer la demanda de corriente de salida.
3. Diseño de circuito y diseño de PCB
Dibuje un esquema de circuito detallado de acuerdo con el circuito de aplicación típico. Al exponer la PCB, separe la ruta de alimentación de la ruta de la señal. La ruta de potencia debe ser corta y gruesa para reducir la resistencia e inductancia. Use la conexión a tierra de punto único o un plano de tierra para una conexión a tierra confiable. Para - 220 paquetes, reserve suficiente espacio para disipadores de calor en aplicaciones de alta potencia.
4. Depuración y prueba
Después de hacer el prototipo, pruebe el voltaje de salida, la ondulación y la eficiencia. Si el voltaje de salida es inestable o la onda es demasiado grande, verifique las conexiones de los componentes, los valores de los componentes y el diseño de PCB para obtener una posible interferencia o selecciones incorrectas, y realice ajustes oportunos.
Solución de problemas de problemas comunes
EXCESIVO DE SALIDA: Esto puede ser causado por una capacidad insuficiente del condensador de salida, tipo de condensador inapropiado o cableado 不合理. Intente aumentar la capacidad del condensador de salida, utilizando condensadores con baja resistencia en serie equivalente (ESR) o optimizar el cableado para acortar la longitud de las rutas de potencia y las rutas de señal.
Voltaje inestable: Esto puede resultar de la interferencia en el circuito de retroalimentación, la selección inadecuada de inductores o condensadores, o fluctuación excesiva del voltaje de entrada. Verifique si el cableado del pin de retroalimentación es razonable, reemplace con inductores y condensadores adecuados, o agregue un circuito de filtro en el extremo de entrada para estabilizar el voltaje de entrada.
Baja eficiencia: Esto puede ser causado por una caída excesiva de voltaje hacia adelante del diodo de rueda libre, resistencia excesiva de CC del inductor o una resistencia excesiva de transistor de conmutación. Use diodos Schottky con baja caída de voltaje hacia adelante, inductores con baja resistencia a CC o verifique si el chip está funcionando a la frecuencia de conmutación normal.
Equivalentes para LM2576
LM1117
Tipo y modo de regulación de voltaje: Regulador lineal de baja abandono (LDO). Estabiliza el voltaje de salida ajustando la caída de voltaje de los transistores internos. En comparación con los reguladores de conmutación, tiene una ondulación de voltaje de salida más pequeña.
Voltaje de salida: disponible en varias versiones de voltaje de salida fija, como 1.8V, 2.5V, 3.3V, etc. También hay una versión ajustable, que puede establecer el voltaje de salida a través de resistencias externas, con el rango de voltaje de salida generalmente alrededor de 1.25V - 5V.
Corriente de salida: la corriente de salida típica es de 800 mA, y algunas versiones mejoradas pueden alcanzar 1A. Es adecuado para circuitos sensibles al ruido de alimentación y con una pequeña corriente de carga, como sistemas de microcontroladores y circuitos de audio.
Característica de voltaje de desacuerdo: el voltaje de desacuerdo es bajo, generalmente alrededor de 1.2V bajo carga completa. Su eficiencia es más alta que la de los reguladores lineales ordinarios pero más baja que la de los reguladores de conmutación.
CS51411
Tipo y modo de regulación de voltaje: pertenece a los reguladores de conmutación, generalmente utilizando PWM (modulación de ancho de pulso) para ajustar el voltaje de salida, lo que puede lograr una alta eficiencia de conversión.
Voltaje de salida: el rango ajustable de voltaje de salida es amplio, que puede cumplir con varios requisitos de voltaje y adaptarse a escenarios de diseño de fuente de alimentación más complejos.
Corriente de salida: tiene una fuerte capacidad de corriente de salida y puede proporcionar una gran capacidad de conducción de carga, adecuada para circuitos con altos requisitos de energía.
Otras características: generalmente integradas con múltiples funciones de protección, como protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensiones y protección de sobretemperatura. También puede tener una capacidad de respuesta transitoria rápida para hacer frente a cambios rápidos en la carga.
LM723
Tipo y modo de regulación de voltaje: es un regulador de voltaje lineal de uso general, que puede usarse como un regulador de voltaje positivo o un regulador de voltaje negativo a través de la configuración de circuito externo apropiado. Estabiliza el voltaje de salida mediante amplificación de error y control de retroalimentación.
Voltaje de salida: el rango de ajuste de voltaje de salida es amplio, de 2 V a 37V, y el voltaje de salida se puede establecer de manera flexible a través de una red de resistencia externa.
Corriente de salida: su propia capacidad de corriente de salida es limitada, generalmente alrededor de decenas de miliamperios, pero puede expandir la corriente de salida conectando transistores de energía externos para conducir cargas más grandes.
Escenarios de aplicación: debido a su flexibilidad, a menudo se usa en alimentos de laboratorio, equipos de control industrial y otras ocasiones que tienen ciertos requisitos para la precisión de la regulación de voltaje y no tienen una corriente de carga particularmente grande.
LM7912
Tipo y modo de regulación de voltaje: regulador de voltaje negativo fijo de tres terminales. Puede convertir el voltaje de CC de entrada en un voltaje de salida estable -12V y mantener el voltaje de salida estable a través del ajuste de los circuitos internos.
Voltaje de salida: salida fija de -12V, no ajustable.
Corriente de salida: la corriente de salida máxima es generalmente 1A, que puede cumplir con algunos circuitos que necesitan una fuente de alimentación negativa y tienen una demanda actual dentro de este rango, como la fuente de alimentación negativa de los amplificadores operativos.
Escenarios de aplicación: a menudo utilizados en dispositivos electrónicos que necesitan una fuente de alimentación estable de -12V, como los circuitos de amplificador de alimentación de audio, para proporcionar una fuente de alimentación negativa para los chips relacionados.
LM2576Información del paquete
El LM2576 está disponible en varios tipos de paquetes principales:
Paquete TO-220 (LM2576T): Este es un paquete a través de los agujeros de uso común con un buen rendimiento de disipación de calor, adecuado para enfriar a través de un disipador de calor. Su diseño de pin es claro, facilitando la soldadura e instalación manual.
Paquete TO63: Un paquete de montaje en superficie, ideal para la producción automatizada. Ocupa menos espacio para PCB pero tiene un rendimiento de disipación de calor ligeramente inferior en comparación con el paquete TO20.
Diferentes paquetes tienen parámetros de resistencia térmica variables. La resistencia térmica de unión a ambiente del paquete TO20 es típicamente de alrededor de 60 ° C/W (sin un disipador térmico), lo que puede reducirse significativamente al agregar un disipador térmico. Al diseñar una solución térmica, el tamaño y el tipo de disipador térmico apropiados deben seleccionarse en función del consumo de energía del chip y la temperatura ambiente operativa para garantizar que la temperatura de unión del chip permanezca dentro del rango especificado.
Hoja de datos LM2576
Conclusión
En conclusión,el LM2576Se mantiene como una solución atemporal y confiable en el ámbito de la regulación de voltaje reductor, la eficiencia de equilibrio, la versatilidad y la facilidad de diseño. Su amplio rango de entrada, opciones de salida flexibles y mecanismos de protección robustos lo convierten en un elemento básico en diversas aplicaciones, desde el control industrial hasta la electrónica automotriz y de consumo.
Ya sea que sea un ingeniero que diseñe un módulo de potencia compacto o un entusiasta que cree un dispositivo con batería, comprende sus características, principios de trabajo y matices de diseño desbloquea su máximo potencial. Si bien los reguladores más nuevos pueden ofrecer frecuencias más altas o huellas más pequeñas, el LM2576 sigue siendo una opción para su rendimiento y accesibilidad comprobados.
Al aprovechar las ideas en esta guía, desde la selección de componentes hasta el diseño de PCB, puede aprovechar sus capacidades para construir sistemas de energía estables y eficientes. A medida que la tecnología evoluciona, el legado del LM2576 perdura, un testimonio de su valor duradero en la gestión de energía.
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