2022年开关稳压电源电路设计方案及应用.docx

精品学习资源摘要：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，简洁介绍了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运算方法；关键词： LM2576电源设计 MCU嵌入式掌握系统的 MCU 一般都需要一个稳固的工作电压才能牢靠工作；而设计者多习惯采纳线性稳压器件< 如 78xx 系列三端稳压器件）作为电压调剂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 “热缺失 ”<其值为 V 压降 ×I 负荷），其工作效率仅为 30% 50%1 ；加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业掌握系统置于密闭容器内的集合也加剧了MCU 的恶劣工况，从而使嵌入式掌握系统的稳固性能变得更差；而开关电源调剂器件就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%1 ；在相同电压降的条件下，开关电源调剂器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热缺失 ”；因此，开关稳压电源可大大削减散热片体积和PCB板的面积，甚至在欢迎下载精品学习资源大多数情形下不需要加装散热片，从而削减了对MCU 工作环境的有害影响；采纳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 “热缺失 ”的削减，设计时仍可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高沟通电压抗跌落干扰的才能；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，它具有牢靠的工作性能、较 高的工作效率和较强的输出电流驱动才能，从而为MCU 的稳固、牢靠工作供应了强有力的保证；一、 LM2576 简介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 ），并具有完善的爱护电路，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 LM2 576HV< 最高输入电压 60V）二个系列；各系列产品均供应有3.欢迎下载精品学习资源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，该芯片仍供应了工作状态的外部掌握引脚；LM2576 系列开关稳压集成电路的主要特性如下2 ：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）；掌握方式： PWM；工作温度范畴： -40 +125 工作模式：低功耗 / 正常两种模式可外部掌握；欢迎下载精品学习资源工作模式掌握： TTL 电平兼容；所需外部元件：仅四个< 不行调）或六个 < 可调）；器件爱护：热关断及电流限制；封装形式： TO-220 或 TO-263 ；LM2576 的内部框图如图 1 所示，该框图的引脚定义对应于五脚 TO-220 封装形式；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<1.23 V），正端接分压电阻网络，这样可依据输出电压的不同选定不同的阻值，其中 R1=1k<可调 -ADJ 时开路）， R2 分别为 1.7欢迎下载精品学习资源k <3.3V）、 3.1 k <5）V、 8.84 k <12）V、 11.3 k <15）V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，如电压有偏差，就可用放大器掌握内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳固；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；2 LM2576 应用举例2.1 基本应用设计由 LM2576 构成的基本稳压电路仅需四个外围器件，其电路下图所示；欢迎下载精品学习资源电感 L1 的挑选要依据 LM2576 的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数挑选，第一，依据如下公式运算出电压·微秒常数<E·T）：E·T=<Vin - Vout） ×Vout/ Vin10×00/f1>上式中， Vin 是 LM2576 的最大输入电压、 Vout 是 LM2576 的输出电压、 f 是 LM2576 的工作振荡频率值 <52kHz ）； E·T 确定之后，就可参照参考文献所供应的相应的电压·微秒常数和负载电流曲线来查找所需的电感值了；< 下图为：图三）欢迎下载精品学习资源C 13300 Vin/ Vout×）L <2上式中， Vin 是 LM2576 的最大输入电压、 Vout 是 LM2576 的输出电压、 L 是经运算并查表选出的电感L1 的值，其单位是 H；电容 C 铁耐压值应大于额定输出电压的1.5 2 倍；对于 5V 电压输出而言，举荐使用耐压值为16V 的电容器；二极管 D1 的额定电流值应大于最大负载电流的1.2 倍，考虑到负载短路的情形，二极管的额定电流值应大于LM2576 的最大电流限制；二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25 倍；参考文献中举荐使用 1N582x 系列的肖特基二极管；Vin 的挑选应考虑沟通电压最低跌落值 <Vac-min ）所对应的 LM 2576 输入电压值及 LM2576 的最小输入答应电压值 Vmin 以 5V 电压输出为例，该值为 8V> ，因此， Vin 可依据下式运算：Vin <220Vmin/Vac-min ）假如沟通电压最低答应跌落30%<Vac-min=154V）、 LM2576 的电压输出为 5V<Vmin=8V ），就当 Vac=220V 时， LM2576 的输入直流电压应大于 11.5V ，通常可选为 12V；欢迎下载精品学习资源2.2 工作模式可控应用设计LM2576 的 5 脚输入电平可用于掌握 LM2576 的工作状态； 5 脚输入电平与 TTL 电平兼容；当输入为低电平常，LM2576 正常工作；当输入为高电平常， LM2576 停止输出并进入低功耗状态；图 3 是 LM2576 的工作模式可控电路原理图；图 3 中，下拉电阻可保证 MCU-CON 掌握端为低时 LM2576 的正常工作； Shutdown Input的掌握端信号来自 MCU，该端为低电平常， LM2576 停止输出，系统进入低功耗状态；当为该端为高电平常，三极管导通会使LM2576 重新工作；设计时保证当MCU-CON 掌握端为高电平且三极管导通时，电阻R 不至于因过流而损坏 MCU 的输出掌握端；终止语经实际使用证明，采纳 LM2576 系列开关稳压集成电路作为MC U 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，削减对 MCU 的热损害，而且可削减外部沟通电压欢迎下载精品学习资源大幅波动对 MCU 的干扰，同时可降低经电源窜入的高频干扰， 这对保证 MCU 的安全和牢靠运行能起到事半功倍的作用；欢迎下载