(5)12V直流電轉(zhuǎn)33V穩(wěn)壓直流電的電路圖及說明

1、概述：LM2596系列開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V， 還有一個(gè)輸出可調(diào)版本。添加少量的外部元件就可以使用該電壓調(diào)節(jié)器。該器件內(nèi)部集成有頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器。開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。 其封裝形式包括標(biāo)準(zhǔn)的5腳TO-220封裝和5腳TO-263表貼封裝。由于該器件可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2596的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。該器件還有其他一些特點(diǎn)：在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在&#

2、177;4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內(nèi)；可以用僅80A的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電；具有自我保護(hù)電路（一個(gè)兩級降頻限流保護(hù)和一個(gè)在異常情況下斷電的過溫完全保護(hù)電路）。特征： 3.3V、5V、12V的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出 可調(diào)輸出電壓范圍1.2V37V，±4% 封裝形式：TO-220（T）和TO-263（S） 保證輸出負(fù)載電流3A 輸入電壓可高達(dá)40V 僅需4個(gè)外接元件 很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性 150KHz固定頻率的內(nèi)部振蕩器 TTL關(guān)斷能力 低功耗待機(jī)模式，IQ的典型值為80A 高轉(zhuǎn)換效率 使用容易購買的標(biāo)準(zhǔn)電感 具有過熱保護(hù)和限流保護(hù)功能 應(yīng)用： 簡易高

3、效率降壓調(diào)節(jié)器 在卡上的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器 正到負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器 專利號：5382918典型電路（固定輸出電壓版本）：封裝和型號： 彎曲交叉的引腳，通孔封裝，5腳 TO-220 (T)訂貨型號： LM2596T-3.3, LM2596T-5.0,LM2596T-12 or LM2596T-ADJ 表面貼封裝，5腳 TO-263 (S)訂貨型號： LM2596S-3.3, LM2596S-5.0, LM2596S-12 or LM2596S-ADJ極限條件：最大供電電壓 45VON /OFF 管腳輸入電壓 -0.3V+25V反饋腳電壓 -0.3V+25V輸出電壓到地（穩(wěn)態(tài)） -1V功率消耗 內(nèi)部限定儲存

4、溫度 -65°C 到 +150°CESD易感性（人體模式） 2KV焊接溫度 T封裝(錫焊, 10秒) +260°C最大結(jié)溫 +150°C運(yùn)行條件：溫度范圍 40°CTJ +125°C供電電壓 4.5V 到 40VLM2596-3.3電參數(shù)說明：標(biāo)準(zhǔn)字體對應(yīng)的項(xiàng)目適合于TJ=25時(shí)，粗體字對應(yīng)的項(xiàng)目適合于全溫度范圍符號意義測試條件典型值(注 3)極限值(注4)單位(極限)系統(tǒng)參數(shù)(注 5) 測試電路圖 1VOUT輸出電壓4.75V £ VIN £ 40V,0.2A £ ILOAD £ 3A3.33

5、.168/3.1353.432/3.465VV(min)V(max)h效率VIN = 12V, ILOAD = 3A73%LM2596-5.0電參數(shù)說明：標(biāo)準(zhǔn)字體對應(yīng)的項(xiàng)目適合于TJ=25時(shí)，粗體字對應(yīng)的項(xiàng)目適合于全溫度范圍符號意義測試條件典型值(注 3)極限值(注4)單位(極限)系統(tǒng)參數(shù)(注 5) 測試電路圖 1VOUT輸出電壓7V £ VIN £ 40V,0.2A £ ILOAD £ 3A5.04.800/4.7505.200/5.250VV(min)V(max)h效率VIN = 12V, ILOAD = 3A80%LM2596-12電參數(shù)說明：標(biāo)準(zhǔn)

6、字體對應(yīng)的項(xiàng)目適合于TJ=25時(shí)，粗體字對應(yīng)的項(xiàng)目適合于全溫度范圍符號意義測試條件典型值(注 3)極限值(注4)單位(極限)系統(tǒng)參數(shù)(注 5) 測試電路圖 1VOUT輸出電壓15V £ VIN £ 40V,0.2A £ ILOAD £ 3A12.011.52/11.40 12.48/12.60VV(min)V(max)h效率VIN = 25V, ILOAD = 3A90%LM2596-ADJ電參數(shù)說明：標(biāo)準(zhǔn)字體對應(yīng)的項(xiàng)目適合于TJ=25時(shí)，粗體字對應(yīng)的項(xiàng)目適合于全溫度范圍符號意義測試條件典型值(注 3)極限值(注4)單位(極限)系統(tǒng)參數(shù)(注 5) 測試電

7、路圖 1VFB反饋電壓4.5V £ VIN £ 40V,0.2A £ ILOAD £ 3AVOUT設(shè)計(jì)為3V，電路圖 11.2301.193/1.180 1.267/1.280VV(min)V(max)h效率VIN = 12V, VOUT = 3V, ILOAD = 3A73%所有輸出電壓版本電參數(shù)說明：標(biāo)準(zhǔn)字體對應(yīng)的項(xiàng)目適合于TJ=25時(shí)，帶下劃線的粗斜體字對應(yīng)的項(xiàng)目適合于整個(gè)溫度范圍。除非特別說明，VIN=12V對應(yīng)于LM25963.3、LM25965.0、LM2596ADJ，VIN=24V對應(yīng)于LM259612。 ILOAD=500mA。符號意義測

8、試條件典型值(注 3)極限值(注4)單位(極限)系統(tǒng)參數(shù)(注 5) 測試電路圖 1Ib反饋偏置電流只限可調(diào)版本VFB = 1.3V1050/100nAnA (max)fO振蕩器頻率(注 6)150127/110 173/173 kHzkHz(min)kHz(max)VSAT飽和壓降IOUT = 3A (注 7, 8)1.161.4/1.5VV(max)DC最大占空因數(shù)（ON）(注8)100%最小占空因數(shù)（OFF）(注9)0%ICL電流極限峰值電流(注 7, 8)4.53.6/3.4 6.9/7.5 AA(min) A(max)IL輸出泄漏電流Output = 0V (注7, 9)50µ

9、;A(max)Output = -1V (注 10)230mA mA(max)IQ靜止電流(注 9)510mAmA(max)ISTBY待機(jī)靜止電流ON/OFF pin = 5V (OFF) (注 10)80200/250µAµA(max)qJC結(jié)到殼熱阻TO-220或TO-2632°C/WqJA結(jié)到周圍環(huán)境熱阻TO-220封裝(注 11)TO-263封裝(注 12)TO-263封裝(注 13)TO-263封裝(注 14)50503020°C/W°C/W°C/W°C/WON/OFF控制 測試電路圖1VIHVILON /OFF

10、腳邏輯輸入極限電壓低電平(調(diào)整器 ON)高電平(調(diào)整器 OFF)1.30.62.0VV(max) V(min)IHON /OFF腳輸入電流 VLOGIC = 2.5V (調(diào)整器OFF)515µAµA (max)ILVLOGIC = 0.5V (調(diào)整器 ON)0.025µAµA(max)注1：超過“極限條件”裝置可能損壞?！斑\(yùn)行條件”的目的是功能性的，但并不保證具體的性能極限。為保證規(guī)格和測試條件，參見電氣特性。注2：人體放電模式相當(dāng)于一個(gè)100PF的電容通過一個(gè)1.5K的電阻向每個(gè)管腳放電。注3： 典型值是指在25下的數(shù)值，代表最常見的情況。 注4： 所

11、有的極限參數(shù)都必須適合于室溫（用正常字體表示）和極限溫度（用帶下劃線的粗斜體字表示），所有室溫下的極限參數(shù)都是經(jīng)過測試得出的，所有的極限溫度下的極限參數(shù)都可以通過使用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法(SQC)來加以保證。 注5：二極管、電感、輸入和輸出端的電容以及調(diào)節(jié)輸出電壓的電阻等外接元件可能會影響開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)性能。當(dāng)LM2596用在如圖1所示測試電路中時(shí)，其系統(tǒng)性能如電氣特性中系統(tǒng)參量所示。注6：當(dāng)?shù)诙夒娏鳂O限功能啟動時(shí)，開關(guān)頻率會有所下降。 注7：輸出管腳不連接電感、電容或二極管。 注8：把反饋管腳和輸出管腳斷開，把反饋管腳連到0V，以強(qiáng)制輸出開關(guān)晶體管導(dǎo)通。 注9：把反饋管腳和輸出管腳

12、斷開，把反饋管腳連到12V（當(dāng)VOUT=3.3V、5V或ADJ時(shí)）或15V（當(dāng)VOUT=12V時(shí)），以強(qiáng)制輸出開關(guān)晶體管截止。 注10：VIN=40V。 注11：環(huán)境熱阻（不外加散熱片）是指TO-220封裝的LM2596垂直焊接在覆蓋有面積約為1平方英寸（1盎司）銅箔的PCB上所對應(yīng)的值。 注12：TO-263封裝的LM2596表面焊接在覆蓋有面積約為0.5平方英寸（1盎司）銅箔的單面PCB上所對應(yīng)的環(huán)境熱阻。 注13：TO-263封裝的LM2596垂直焊接在覆蓋有面積約為2.5平方英寸（1盎司）銅箔的單面PCB上所對應(yīng)的環(huán)境熱阻。 注14：TO-263封裝的LM2596垂直焊接在覆蓋有面積約

13、為3平方英寸（1盎司）銅箔的雙面PCB上所對應(yīng)的環(huán)境熱阻，而PCB的另一面覆蓋有面積約為16平方英寸銅箔。 典型性能特征:連續(xù)模式開關(guān)波形 間斷模式開關(guān)波形VIN = 20V, VOUT = 5V, ILOAD = 2A VIN = 20V, VOUT = 5V, ILOAD = 500 mAL = 32 µH, COUT = 220 µF, COUT ESR = 50 mW L = 10 µH, COUT = 330 µF, COUT ESR = 45 mW水平軸時(shí)標(biāo): 2 µs/div. 水平軸時(shí)標(biāo): 2 µs/div.A： 輸出

14、管腳電壓，10V/div. A： 輸出管腳電壓，10V/div.B：電感電流， 1A/div. B：電感電流， 0.5A/div.C：輸出紋波電壓，50 mV/div. C：輸出紋波電壓，100 mV/div連續(xù)模式下的負(fù)載瞬時(shí)響應(yīng) 間斷模式下的負(fù)載瞬時(shí)響應(yīng)VIN = 20V, VOUT = 5V, ILOAD = 500 mA to 2A VIN = 20V, VOUT = 5V, ILOAD = 500 mA to 2AL = 32 µH, COUT = 220 µF, COUT ESR = 50 mW L = 10 µH, COUT = 330 µ

15、F, COUT ESR = 45 mW水平軸時(shí)標(biāo): 100 µs/div. 水平軸時(shí)標(biāo): 200 µs/div.A：輸出電壓，100 mV/div. (AC) A：輸出電壓，100 mV/div. (AC)B：500 mA to 2A 負(fù)載脈沖 B：500 mA to 2A 負(fù)載脈沖測試電路和設(shè)計(jì)指南：固定電壓輸出：注：反饋線要遠(yuǎn)離電感通量，電路中的粗線一定要短，最好用地平面設(shè)計(jì)。CIN 470 µF/ 50V, 鋁電解電容，Nichicon “PL 系列”COUT 220 µF/ 25V鋁電解電容，Nichicon “PL 系列”D1 5A, 40V

16、肖特基整流器，1N5825L1 68 µH, L38可變電壓輸出： 注：調(diào)節(jié)輸出電壓的電阻R1、R2要靠近LM2596的4腳且引腳要短。反饋線要遠(yuǎn)離電感通量。電路中的粗線一定要短，最好用地平面設(shè)計(jì)。CIN 470 µF/ 50V, 鋁電解電容，Nichicon “PL 系列”COUT 220 µF/ 35V鋁電解電容，Nichicon “PL 系列”D1 5A, 40V 肖特基整流器，1N5825L1 68 µH, L38這里 VREF = 1.23VR1 1 kW, 1% 選擇R1 大約為1 kW, 使用一個(gè)1% 的電阻CFF 參看應(yīng)用信息部分。FIG

17、URE 1 標(biāo)準(zhǔn)測試電路及設(shè)計(jì)指南 在開關(guān)調(diào)節(jié)器中，PCB版面布局圖非常重要?？焖俚拈_關(guān)電流與布線電感可產(chǎn)生電壓瞬變，會造成問題。為減小電感和接地環(huán)路，圖中所示的粗線部分在PCB板上要印制得寬一點(diǎn)，且要盡可能地短。為了取得最好的效果，外接元器件要盡可能地靠近開關(guān)集成電路，最好用地平面設(shè)計(jì)或單點(diǎn)接地。如果所用電感是磁芯開放式的，對它的位置必須格外小心。如果允許電感通量和敏感的反饋線、開關(guān)集成電路的地線以及輸出端電容COUT的連線相交叉，則可能會引起一些問題。在輸出可調(diào)的方案中，必須特別注意反饋電阻及其相關(guān)布線的位置。一方面電阻要靠近開關(guān)IC，另一方面相關(guān)的連線要遠(yuǎn)離電感，尤其是磁芯開放式的電感。

18、(參見應(yīng)用部分獲取更多的信息)設(shè)計(jì)步驟及實(shí)例 固定輸出調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)步驟 條件：VOUT =3.3V（或5V 、或12V）, VI N（max）為最大直流輸入電壓, ILOAD（max）為最大負(fù)載電流 步驟： 1. 電感的選擇（L1） A 要根據(jù)圖4、圖5和圖6所示的數(shù)據(jù)選擇電感的適當(dāng)值（分別對應(yīng)輸出電壓為3.3V、5V和12V），對于所有的其他輸出電壓的情況，請看輸出可調(diào)的調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)步驟。 B 在圖4、圖5和圖6上，由最大輸入電壓線和最大負(fù)載電流線的交叉區(qū)域確定電感的值，每一個(gè)區(qū)域都對應(yīng)一個(gè)電感值和一個(gè)電感代號（LXX）。C 從圖8中所列的4個(gè)廠家所列的產(chǎn)品號中選擇一個(gè)合適的電感，最好使用磁

19、屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器。 2. 輸出電容的選擇（COUT）A. 在大多數(shù)的應(yīng)用中，低等效電阻（Low ESR）的電解電容值在82F到820F之間，而低等效電阻（Low ESR）的固體鉭電容值在10F到470F之間效果最好。電容應(yīng)該靠近IC，同時(shí)，電容的管腳要短，連接的覆銅線也要短，電容值不要大于820F。（參見應(yīng)用說明的輸出電容部分） B. 為了簡化電容選擇步驟，請參閱表2所示的電容快速選擇表，這個(gè)表包含了最好的設(shè)計(jì)方案所需的不同的輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載電流、不同的電感和輸出電容。 C. 電解電容的耐壓至少應(yīng)是輸出電壓的1.5倍，為了確保較低的ESR和紋波更低的輸出電壓，需要更高耐壓值的電容器。3

20、. 吸納二極管的選擇（D1） A. 吸納二極管的最大承受電流能力至少要為最大負(fù)載電流的1.3倍，如果設(shè)計(jì)的電源要承受連續(xù)的短路輸出，則吸納二極管的最大承受電流能力要等于LM2596的極限輸出電流。對二極管來說，最壞的情況是過載或輸出短路。B. 吸納二極管的反向耐壓至少要為最大輸入電壓的1.25倍。 C. 吸納二極管必須是快恢復(fù)的且必須靠近LM2596，此二極管的管腳要短，連接的銅線也要短。由于所需的二極管開關(guān)速度快、正向壓降低，所以，肖特基二極管是首選，同時(shí)，它的性能和效率都很好，特別是在低輸出電壓情況下更是如此。使用超快恢復(fù)或高效整流二極管效果也很好。超快恢復(fù)二極管的典型恢復(fù)時(shí)間為50ns或

21、更快，而IN5400系列的整流二極管速度很慢，通常不用。 4. 輸入電容的選擇（CIN） 為了防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，在輸入端和地之間要加一個(gè)低ESR(等效電阻)的鋁或鉭電容作為旁路電容，這個(gè)電容要靠近IC。另外，輸入電容的RMS(電流均方根值)至少要為直流負(fù)載電流的一半。要確保所選的電容的這個(gè)參數(shù)不能低于直流負(fù)載電流的一半。幾個(gè)不同的鋁電解電容的典型均方根電流值所對應(yīng)的曲線如圖13所示。對鋁電解電容，其耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。必須謹(jǐn)慎使用固體鉭電容器(見應(yīng)用信息的輸入電容器)。如果使用了鉭電容，則它的耐壓要為輸入電壓的2倍，推薦使用生產(chǎn)廠家測試過浪涌電流的電容。使用陶瓷電容為

22、輸入旁路電容時(shí)要特別小心，因?yàn)檫@可能會在輸入腳處引起非常嚴(yán)重的噪聲。 固定輸出調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)實(shí)例 條件：VOUT =5V，VIN（max）=12V，ILOAD（max）=3A 步驟： 1. 電感的選擇（L1） A. 按圖5所示的電感選擇方法選擇輸出為5V時(shí)的電感。 B. 由圖5可見，電壓為12V的水平線和電流為3A的垂直線的交叉區(qū)域所對應(yīng)的電感值為33H，代號為L40。 C. 所需的電感值為33H，從表8中L40那行所列的4個(gè)廠家的電感序列號中選擇一個(gè)電感（通常，表貼和直插的電感都有）。2. 輸出電容的選擇（COUT） A. 參閱應(yīng)用信息的輸出電容器部分。B. 從表2所示的快速設(shè)計(jì)器件選擇中，先選

23、擇輸出電壓為5V的那幾行，在負(fù)載電流列中，選擇一條與你應(yīng)用中所需電流最接近的一條電流線，在本例中，選擇3A的電流線。在最大輸入電壓列中，選擇一條與你應(yīng)用中所需輸入電壓最接近的一條電壓線，在本例中，選擇15V所對應(yīng)的電壓線。在這條線上所列的就是使用效果最好的電感和電容。 在這個(gè)例子中鋁電解電容器從幾個(gè)不同的廠家：330 µF 35V Panasonic HFQ 系列330 µF 35V Nichicon PL 系列C. 輸出電壓為5V時(shí)，則電容的耐壓至少應(yīng)為7.5V或更高。但是，即使在低等效電阻下和開關(guān)級，220F /10V的鋁電解電容也會產(chǎn)生大約225m的等效阻抗，這么大的

24、等效電阻會在輸出端產(chǎn)生相對高的輸出紋波電壓。要把紋波電壓降到輸出電壓的1%或更低，就需要選擇一個(gè)耐壓（低等效電阻的）更高或容值更高的電容。一個(gè)16V或25V的電容幾乎可以把紋波電壓降到原來的一半。 3吸納二極管的選擇（D1） 參考圖9。在這個(gè)例子中，5A/20V的肖特基二極管IN5823可以產(chǎn)生很好的效果，而且，在輸出短路的情況下，也不會過載。 4. 輸入電容的選擇（CI N） 輸入耐壓和電流均方根是輸入電容的重要參數(shù)。如果輸入電壓是12V，那么，鋁電解電容的耐壓要大于18V（1.5×VIN），下一個(gè)更高的電容耐壓值為25V。在調(diào)節(jié)器中輸入電容的電流均方根大約是直流負(fù)載電流的一半，在

25、本例中，負(fù)載電流為3A，那么，輸入電容的電流均方根至少為1.5A，利用圖13所示的曲線圖可以選擇合適的電容。在曲線圖中，35V的電壓線所對應(yīng)的電流均方根值大于1.50A的電容為680F，于是，我們就可以選出一個(gè)680F/35V的電容。對于選擇直插元件的設(shè)計(jì)，680F/35V的電解電容就足夠了，其他種類或其他廠家的電容可以用來提供足夠的均方根紋波電流。對于選擇表貼元件的設(shè)計(jì)，可以選用固態(tài)鉭電容，但是，要注意的是，必須測試電容的浪涌電流值。AVX公司的TPS系列及VISHAY公司的593D系列的器件的浪涌電流值都經(jīng)過測試了。 FIGURE FIGURE 2 LM2596固定輸出快速設(shè)計(jì)器件選擇表?xiàng)l

26、件電感輸出電容直插式電解電容表貼式鉭電容輸出 電壓 V 負(fù)載 電流 A 最大輸 入電壓 V 電感值 H 電感號# PANASONIC HFQ系列 （F/V） NICHICON PL系列 （F/V） AVX TPS系列 （F/V） VISHAY 595D系列 （F/V） 3.3 3 5 22 L41470/25 560/16 330/6.3 390/6.3 7 22 L41 560/35 560/35 330/6.3 390/6.3 10 22 L41680/35 680/35 330/6.3 390/6.3 40 33 L40 560/35 470/35 330/6.3 390/6.3 26

27、22 L33470/25 470/35 330/6.3 390/6.3 1033 L32 330/35 330/35 330/6.3 390/6.3 4047 L39 330/35 270/50 330/10 330/10 5 3 8 22 L41470/25560/16 220/10 330/10 10 22 L41 560/25 560/25 220/10 330/10 15 33 L40 330/35 330/35 220/10 330/10 40 47 L39330/35 270/35 220/10 330/10 29 22 L33 470/25560/16 220/10 330/10

28、 20 68 L38 180/35 180/35 100/10 270/10 40 68 L38 180/35 180/35 100/10 270/10 12 3 15 22 L41 470/25 470/25 100/16 180/16 18 33 L40 330/25 330/25 100/16 180/16 30 68 L44 180/25 180/25 100/16 120/20 40 68 L44 180/35 180/35 100/16 120/20 2 15 33 L32 330/25 330/25 100/16 180/16 20 68 L38 180/25 180/25 10

29、0/16 120/20 40 150 L42 82/2582/25 68/20 68/25 可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)實(shí)例（略）電感值選擇指南(連續(xù)模式)以下4圖均為：水平軸：最大負(fù)載電流（A）， 豎直軸：最大輸入電壓（V） FIGURE 4. LM2596-3.3 FIGURE 6. LM2596-12FIGURE 5. LM2596-5.0 FIGURE 7. LM2596-ADJFIGURE 11. 二極管選擇表FIGURE 8. 電感廠商產(chǎn)品編號框圖FIGURE 12. 使用說明：管腳功能：VIN正輸入端，在這個(gè)管腳處必須加一個(gè)適當(dāng)?shù)妮斎肱月冯娙輥頊p小暫態(tài)電壓，同時(shí)為LM2596提

30、供所需的開關(guān)電流。 GND 接地端。 Output輸出端，這個(gè)腳上的電壓可在（+VIN-VSAT）和-0.5V（大約）間轉(zhuǎn)換。為了減小耦合，PCB上連接到該腳的銅線區(qū)域要盡量小。Feedback反饋端，這個(gè)管腳把輸出端的電壓反饋到閉環(huán)反饋回路。ON /OFF這個(gè)管腳可以利用邏輯電平把LM2596切斷，使輸入電流就降到大約80A。將這個(gè)管腳的電壓下拉到低于大約1.3V時(shí)，LM2596就被打開；而上拉到高于1.3V（最大到25V）時(shí)，LM2596就被關(guān)斷。如果不需要使用這個(gè)功能，就可以把這個(gè)管腳接地或開路，使IC處于打開的狀態(tài)。外接元件 輸入電容這是一個(gè)加在輸入端和地之間的低等效電阻（Low ES

31、R）的鋁或鉭旁路電容。且必須通過短的引腳和覆銅線, 使其靠近LM2596，這個(gè)電容可以防止在輸入端出現(xiàn)過大的瞬態(tài)電壓，同時(shí)為LM2596 在每次開關(guān)時(shí)提供瞬態(tài)電流。對輸入電容而言，最重要的參數(shù)是耐壓和均方根電流（紋波電流）。由于在開關(guān)調(diào)節(jié)器（LM2596）的輸入電容中流過相對較高的均方根電流，所以，是以均方根電流而不是以電容值或耐壓值為標(biāo)準(zhǔn)來選擇輸入電容，雖然電容值和額定電壓是直接關(guān)系到均方根電流值?？梢园央娙莸木礁娏鞯燃壙醋魇请娙莸墓β实燃?，即均方根電流流過電容內(nèi)部的等效電阻（ESR）產(chǎn)生的功率而使電容的溫度上升。電容的均方根電流是由產(chǎn)生使內(nèi)部溫度高于環(huán)境溫度（105）10所需熱量的電流

32、值來決定的，電容把熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中的能力將決定電容可以安全工作的最大電流。表面大的電容的均方根電流范圍也較大。對于給定的電容值，在體積上，高電壓的電解電容要大于低電壓的電解電容，這樣就有利于把更多的熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中去，同樣，它的均方根電流范圍也更大。 使電解電容在高于均方根電流的情況下工作會縮短它工作壽命，高溫會加速電容電解液的蒸發(fā)，最終導(dǎo)致電容的損壞。在選擇電容時(shí)，要參照（查閱）生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)表上的最大均方根紋波電流。在最大環(huán)境溫度為40時(shí)，一般要選擇一個(gè)最大均方根紋波電流為直流負(fù)載電流的0.5倍的電容，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到70時(shí)，最好選擇最大均方根紋波電流為直流負(fù)載的0.75倍的電

33、容，而電容的耐壓值至少要高于最大輸入電壓的1.25倍，有時(shí)為了滿足均方根電流的需要，常常選擇耐壓值更高的電容。 圖13示出了電解電容耐壓值、電容值和均方根電流之間的關(guān)系。這些曲線包括了設(shè)計(jì)有關(guān)開關(guān)調(diào)節(jié)器的應(yīng)用所需的低等效阻抗、高穩(wěn)定性的Nichicon PL系列的電解電容。其他的電容廠家也提供了類似的電容，但是，使用時(shí)一般要檢查其電容數(shù)據(jù)表。“標(biāo)準(zhǔn)的”電解電容一般等效阻抗高，均方根電流低，壽命短。 由于其體積小,性能優(yōu)良,表面貼裝固體鉭電容器通常用于輸入旁路電容，但是，有幾點(diǎn)必須事先預(yù)防。當(dāng)超過所能承受的突變電流時(shí)，有一小部分固態(tài)鉭電容會被短路（擊穿）。這可能發(fā)生在輸入電壓突然開啟時(shí)。當(dāng)然，高

34、的輸入電壓產(chǎn)生較高的 FIGURE 13. RMS 電流等級（典型的低ESR電解電容器）浪涌電流。有幾個(gè)電容廠家對其全部產(chǎn)品做了浪涌電流檢查，以使這種潛在的問題達(dá)到最少。如果需要高的啟動電流時(shí)，就要在鉭電容前面加一些電阻或電感，或選擇耐壓值高的電容。對鋁電解電容，均方根紋波電流必須達(dá)到負(fù)載電流那么大。 輸出電容（COUT） 這個(gè)電容是用來對輸出濾波以及提供調(diào)整器環(huán)路的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)開關(guān)調(diào)節(jié)器的應(yīng)用中，必須使用小阻抗或低等效電阻（LOW ESR）的電解電容或固態(tài)鉭電容。在選擇輸出電容時(shí)，幾個(gè)重要的參數(shù)是： （1） 100KHz時(shí)的等效阻抗（ESR）； （2） RMS紋波電流等級； （3） 耐壓值

35、； （4） 標(biāo)稱容量。 對輸出電容器來說，等效電阻ESR值是最重要的參數(shù)。輸出電容的等效電阻值有一個(gè)上限和一個(gè)下限，如果需要輸出電壓的紋波電壓小時(shí)，則希望輸出電容的等效電阻值小些，這個(gè)值由可容許的最大紋波電壓決定，一般是輸出電壓的1%2%，但是，如果輸出電容的等效電阻值太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致輸出端振蕩。使用表中所列的電容或相類似的電容，會解決這個(gè)問題。 FIGURE 14. 電容器ESR與電容器耐壓值關(guān)系 （典型的低ESR電解電容器）如要求極低的紋波電壓(小于15mV)，參閱后置紋波濾波器部分。鋁電解電容的等效電阻值（ESR）與其電容值和耐壓值有關(guān)，在許多情況下，高電壓電解電

36、容器有較低的ESR值見圖14），通常，在需要輸出紋波電壓小等效阻抗低的情況下，要選用耐壓值高的電解電容。許多不同的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，只需要三、四種電容值或幾種不同的耐壓值的輸出電容就可以滿足設(shè)計(jì)要求。參見快速設(shè)計(jì)與組件選擇統(tǒng)計(jì)表圖2和4的典型電容值、電壓等級和制造廠商電容器的類型。 在溫度低于-25時(shí)，建議不要使用電解電容，因?yàn)榈蜏叵码娊怆娙莸牡刃щ娮柚禃眲≡黾?，典型值?X -25°C和10X at -40°C.（見圖15）。由于固態(tài)鉭電容在溫度低于-25時(shí)等效電阻很好，所以，建議在溫度低于-25時(shí)，要使用固態(tài)鉭電容。FIGURE 15. 電容器 ESR 變化與溫度關(guān)系

37、吸納二極管 在LM2596的應(yīng)用（調(diào)節(jié)器）中，需要一個(gè)吸納二極管來為電感電流（當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)）提供通路，這必須是一個(gè)快速二極管且要靠近LM2596，管腳要短、相連接的導(dǎo)線也要短。 由于肖特基二極管開關(guān)速度快、正向壓降小，所以，使用中其性能很好，特別是在輸出電壓低的應(yīng)用中（5V或更低）。超快恢復(fù)或高效整流二極管在使用中性能也很好。但是在突然關(guān)閉時(shí)，可能會引起不穩(wěn)定或EMI（電磁干擾）問題。超快恢復(fù)二極管通常的反向恢復(fù)時(shí)間是50納秒. 整流器諸如1n5400系列過于緩慢，不應(yīng)該使用。電感的選擇 所有的調(diào)節(jié)器都有兩種基本的工作方式：連續(xù)型和非連續(xù)型，兩者之間的區(qū)別在于流過電感的電流的不同，或者是連續(xù)流

38、過，或者是在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)經(jīng)過一段時(shí)間后變?yōu)榱?。每一種工作模式都有可以影響調(diào)節(jié)器性能和需求的不同特點(diǎn)。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，許多設(shè)計(jì)中都采用非連續(xù)模式。 LM2596既可以用于連續(xù)型也可以用于非連續(xù)型。 連續(xù)工作模式： 在多數(shù)情況下，人們更喜歡用連續(xù)模式，它能夠提供更大的輸出功率，同時(shí)，峰值開關(guān)電流、電感電流、二極管電流和輸出紋波電壓很小。但是，這就需要更大的電感以維持流過電感中的電流的連續(xù)性，尤其是在輸出負(fù)載電流小或輸入電壓高的情況下。 為了簡化選擇電感的過程，請參閱圖4圖8。這是在假定調(diào)節(jié)器工作于連續(xù)模式，并且電感的紋波電流的峰峰值為設(shè)計(jì)的最大輸出電流的某個(gè)百分?jǐn)?shù)。這個(gè)電感紋波電流峰峰值的百分

39、數(shù)不是固定的，它可以隨著不同的負(fù)載電流而改變。如圖16所示。 FIGURE 16. (DIIND)電感起紋波電流峰峰值(占負(fù)載電流的百分?jǐn)?shù))與負(fù)載電流的關(guān)系提高電感器紋波電流百分比，可以使電感的值和大小保持相對偏低。當(dāng)工作在連續(xù)模式時(shí)，電感電流波形從三角波到鋸齒波變化（由輸入電壓決定），而電流波形的平均值等于輸出的直流負(fù)載電流。電感器可用不同類型的的鐵芯，如壺形鐵芯，環(huán)型，E型，帶繞磁心等，以及不同的磁芯材料。如鐵氧體和鐵精粉。最便宜的，筒管，棒，用導(dǎo)線纏繞在鐵氧體棒上。這個(gè)類型為我們提供了一個(gè)廉價(jià)的電感。但由于磁通量沒有完全包含在鐵芯內(nèi)部，它帶來了更多的電磁干擾(EMI)。這種磁通量可以感應(yīng)

40、電壓進(jìn)入附近的印刷電路板的線中，對開關(guān)調(diào)節(jié)器的運(yùn)行和附近的敏感電路造成問題。當(dāng)眾多開關(guān)調(diào)節(jié)器位于同一PC板上時(shí), 開放鐵芯磁通量可造成兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)器電路干擾，特別是在大電流情況。 一環(huán)形或E型電感器(封閉磁結(jié)構(gòu))應(yīng)該用于在這些情形。該電感選擇圖表包括Schott公司的鐵氧體E型電感，Renco公司和Coilcraft公司的鐵氧體bobbin core型電感，Pulse Engineering公司的鐵精粉環(huán)型電感。超過一個(gè)電感的最大電流等級可能引起電感過熱導(dǎo)致銅線的損壞，或鐵芯的飽和。若電感器已開始出現(xiàn)飽和，電感系數(shù)迅速減小,電感開始主要表現(xiàn)為電阻(繞組的直流電阻)。這可以使開關(guān)電流急劇

41、增加，迫使開關(guān)進(jìn)入到一個(gè)cycle-by-cycle current limit，從而減少直流輸出負(fù)載電流。這也導(dǎo)致電感和lm2596的過熱。不同類型電感有不同的飽和特性,這一點(diǎn)記住,在選擇一個(gè)電感應(yīng)該注意。電感廠商的資料包括電流和能量的限制，以免電感飽和。 間斷工作模式： 在選擇指南中選擇的電感值,只適用于連續(xù)工作模式，而對于低電流或/和高輸入電壓的應(yīng)用情況下，非連續(xù)模式就是更好的選擇。在這種情況下所需的電感尺寸更小，而電感值只需要連續(xù)模式的1/21/3，在非連續(xù)模式下，峰值開關(guān)電流和電感電流會更高些，但是在這種低負(fù)載電流（1A或小于1A）的情況下，最大的開關(guān)電流仍小于極限開關(guān)電流。非連續(xù)工

42、作模式的電壓波形和連續(xù)工作模式的電壓波形有很大的區(qū)別，在輸出腳波形上有較弱的正弦噪音存在，但是，對非連續(xù)工作模式而言，這是正常的，并不是由反饋環(huán)路的不穩(wěn)定所引起的。在非連續(xù)工作模式下，有一段時(shí)間內(nèi)開關(guān)管和二極管都不工作，電感電流降到了0，在這段時(shí)間內(nèi)，有少量的能量在電感和開關(guān)管/二極管之間流通，同時(shí)由寄生電容引起了噪音，通常情況下，這不會成為問題，除非放大倍數(shù)足夠大以至于使它超過了輸入電壓，即便如此，很少有目前的能量造成的破壞。 不同的電感類型或不同的磁芯材料會造成不同的程度的噪音，磁芯為鐵氧體的電感，由于其磁芯損耗很小，于是造成了很大的噪音，而磁芯損耗很大的鐵芯電感造成的噪音反而很小。如果需要，可以在給電感加一些RC網(wǎng)絡(luò)（與電感并聯(lián)）以抑制噪音。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Switchers Made Simple(4.3版)將提供所有元件值在連續(xù)和間斷模式。輸出紋波電壓和暫態(tài)電壓 工作在連續(xù)模式下的開關(guān)電源的輸出電壓可能會在開關(guān)頻率上包含一些鋸齒波電壓，而在鋸齒波的峰值