8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Lm2596S описание на русском – Регуляторы серии LM2596 — DataSheet

Содержание

Регуляторы серии LM2596 — DataSheet

Регуляторы серии LM2596 это монолитные интегральные схемы, которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора, поддерживающие 3А в линии нагрузки. Эти устройства доступны в версиях с фиксированными выходными напряжениями 3,3 В, 5В, 12В, и изменяемым выходным напряжением.
Требуют минимальное количество внешних компонентов, просты в использовании и включают в себя частотную компенсацию с фиксированной частотой кварцевого генератора.
Микросхемы серии LM2596 работают на частоте 150 кГц, позволяя использовать компоненты фильтра меньшего размера. Микросхемы доступны в стандартном исполнении  в корпусах TO-220  и  TO-263 для поверхностного для монтажа.Они обеспечивают гарантированный  допуск ±4% на выходное напряжение в пределах указанного входного напряжения и выходной нагрузки. Ток потребления в режиме ожидания 80 мкА .

Защита схемы дает возможность двукратного снижение предельного тока для выходного ключа, и полное отключение в случае перегрева.

Особенности
— 3.3 В, 5В, 12В, и регулируемое

 

выходное напряжение
— регулируемый диапазон выходного напряжения от 1.2 В до 37В
— ±4%  стабильность напряжения в цепи нагрузки
— доступны в TO-220 и TO-263 исполнения
— гарантированный выходной ток нагрузки 3А
— диапазон входного напряжения до 40В
— требует только 4 внешних компонента
— превосходные нагрузочные технические характеристики
— 150 кГц фиксированная частота внутреннего генератора
— TTL возможность выключения
— низкое энергопотребление режим ожидания, IQ, как правило, 80 мкА
— высокая эффективность
— использование легко доступных стандартных индуктивностей
— тепловое отключение и защита по току
Применение
— простой высоко эффективный ступенчатый регулятор
— ключевые регуляторы
— преобразователь из положительного в отрицательный

Схема подключения (Для фиксированного входного напряжения)

 

Схема включения LM2596

 

 

 

 

Абсолютные максимальные значения (1)
Напряжение питания 45В
Напряжение на выводе ON/OFF -0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Feedback (Обратная связь) -0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Ground (стабильное)  -1В
Рассеиваемая мощность  Внутренне ограничена
Диапазон температур хранения  от -65°C до +150°C
Электростатическая восприимчивость
Для модели человеческого тела(2)  2 кВ
Значения температур
Корпус DDPAK/TO-263
Конвекция (60 сек.)  +215°C
Ик излучение +260°C
Корпус TO-220 (Пайка, 10 сек.) +260°C
Максимальная температура p-n перехода +150°C

(1) Абсолютные максимальные значения показывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства. Эксплуатационные значения указывают условия в которых устройство может функционировать, но не обеспечивают конкретные пределы производительности. Для обеспечения спецификаций и условий испытания см. Электрические характеристики.

(2) Модель человеческого тела представляет собой конденсатор 100 пФ, который разряжается на каждом выводе, через резистор 1,5 кОм.

Эксплуатационные значения
Диапазон температур −40°C ≤ TJ  ≤ +125°C
Напряжение питания от 4,5 В до 40 В

Электрические характеристики LM2596-3.3

Спецификация для TJ = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение Параметр Условия LM2596-3.3

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 4.75 В ≤ VIN
≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A
3,3 В
3.168/3.135 В (мин.)
3.432/3.465 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 3A 73 %

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики LM2596-5.0

Спецификация для TJ = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение Параметр Условия LM2596-5.0

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 7 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 5,0 В
4.800/4.750 В (мин.)
5.200/5.250 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 3A 80 %

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

 

Электрические характеристики LM2596-12

Спецификация для TJ = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение Параметр Условия LM2596-12

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VOUT

Выходное напряжение 15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 12 В
11.52/11.40 В (мин.)
12.48/12.60 В (макс.)
η Эффективность VIN = 25 В, ILOAD = 3A 90 %

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики LM2596-ADJ

Спецификация для TJ = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение Параметр Условия LM2596-ADJ

Ед. изм.

(Предельные)

Тип. (1) Предельные (2)

VFB

Напряжение обратной связи 15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 1.230 В
1.193/1.180 В (мин.)
1.267/1.280 В (макс.)
η Эффективность VIN = 12 В, ILOAD = 3A 73 %

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

 

Электрические характеристики для всех версий выходного напряжения

 

Спецификация  стандартным  шрифтом для TJ = 25°C, и жирным шрифтом для других значений  диапазона рабочих температур. Если не указано иное, VIN = 12 В для 3.3 В, 5 В, и регулируемой версии и VIN = 24 В для 12 В  версии. Iload = 500 мА.

Обозначение Параметр Условия LM2596-XX Ед. изм.
(Предельные)
Тип. (1) Предельные (2)
Ib Ток смещения обратной связи Только для регулируемой версии, VFB = 1.3 В 10 нА
50/100 нА(макс.)
fo Частота генератора  См.(3) 150 127/110 кГц
127/
110
кГц(мин.)
173/173 кГц(макс.)
Vsat Напряжение насыщения Iout = 3 А (4),(5) 1.16 В
1.4/1.5 В(макс.)
DC Макс. коэффициент заполнения  См. (5) 100 %
Мин. коэффициент заполнения  См. (6) 0
ICL  Предельный ток Пиковый ток (4),(5)  4.5 А
 3.6/3.4 А(мин.)
6.9/7.5 А(макс.)
IL Выходной ток утечки Напряжение на выходе 0 В (4),(6) 50  мкА(макс.)
Напряжение на выходе -1 В (7) 2 мА
30 мА(макс.)
IQ Ток покоя  См. (6)  5  мА
 10 мА(макс.)
ISTBY Ток покоя в режиме ожидания Напряжение на выводе вкл./выкл. 5 В(выкл.)  (7) 80 мкА
200/250 мкА(макс.)
θJC Тепловое сопротивление Корпус TO-220 или TO-263 от кристалла к корпусу 2 °C/Вт
θJA Корпус TO-220, от кристалла к окружающей среде 50 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 50 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 30 °C/Вт
θJA Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде 20 °C/Вт
Вывод вкл./выкл. как дискретный вход 1.3 В
VIH Пороговое напряжение Нижнее (Вкл.) 0.6 В(Макс.)
VIL Верхнее (Выкл.) 0.2 В(Мин.)
IH Ток на выводе вкл./выкл. VLOGIC = 2.5 В (Вкл.) 5 мкА
15 мкА(макс.)
IL VLOGIC = 0.5 В (Вкл.) 0.03 мкА
5 мкА(макс.)

 

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Частота переключения уменьшается, когда активируется вторая стадия с ограничением тока.

(4) Нет диода, катушки индуктивности или конденсатора, подключенных к выходным контактам.

(5)  Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 0V, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на ON.

(6) Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 12V для 3.3V, 5V, и ADJ. версий, и 15V для 12V версии, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на OFF.

(7) VIN = 40 В.

 

Схемы включения

Рис. 1 Схема с плавным включением

Схема представленная на Рис. 1 использует вывод включения/выключения (ON /OFF), чтобы обеспечить временную задержку между моментом изменения напряжения на входе и  изменением напряжения на выходе. При повышении напряжения на входе, начинает заряжаться конденсатор С1, тем самым устанавливая высокий уровень напряжения на выводе  ON /OFF, что удерживает регулятор в выключенном состоянии. После того как конденсатор зарядится, ток в цепи прекращается, и на выводе ON /OFF через резистор R2 устанавливается низкий уровень напряжения. Это включает регулятор. Резистор R1 служит для ограничения напряжения на выводе ON /OFF (максимум 25 В), а также снижает чувствительность к помехам в цепи питания и ограничивает ток заряда конденсатора C1. При высокой пульсации напряжения на входе, следует избегать большого времени задержки, так как пульсация на выводе ON /OFF осложнит работу схемы. Эта схема будет полезна там, где источник питания на входе имеет ограничения по току. Она позволяет входному напряжению увеличиться до рабочего напряжения и только потом подключает регулятор.

 

Блокировка при снижении напряжения

 

В некоторых схемах применения LM2596 требуется, чтобы микросхема оставалась отключена до тех пор, пока входное напряжение не достигнет заданного уровня. Функция блокировки при снижении напряжения применяется в схемах импульсных преобразователей, показанных на Рис. 2, Рис. 3. В схеме на Рис. 2 имеется постоянное напряжение для включения и отключения, задаваемое стабилитроном Z1. Если нужен гистерезис,  схема на Рис. 2 может обеспечить напряжение включения отличное от напряжения выключения (напряжение на стабилитроне плюс примерно 1 В). Общий гистерезис при этом представляется приблизительно равным выходному напряжению. Если напряжение на стабилитроне превышает 25 В, подключается дополнительный резистор 47 кОм. Он соединяет вывод ON /OFF с землей для того, чтобы напряжение на этом выводе оставалось в пределах 25 В.

 

Рис. 2 Схема с блокировкой при снижении напряжения

 

Схема инвертора

Схема на Рис. 3 преобразует положительное напряжение на входе в отрицательное на выходе с общей землей.  Схема работает как стабилизатор с компенсационной обратной связью. В данной схеме для получения – 5 В применяется LM2596-5.0. Для получения других значений выходного напряжения могут применяться другие серии LM2596, в том числе и регулируемая. Поскольку  такая топология может поддерживать выходное напряжение больше или и меньше входного, выходной ток в значительной степени зависит от входного и выходного напряжений. Кривые представленные на Рис 4.  Дают возможность подбора тока в нагрузке при различных значениях входного и выходного напряжений. Максимальное напряжение на регуляторе равно абсолютной сумме входного и выходного напряжений и не должно превышать 40 В. Например при преобразовании напряжения + 20 В в -12 В, на входе регулятора будет напряжение 32 В относительно земли. Диод D1 служит для фильтрации пульсаций или шумов от прохождения через конденсатор CIN на выход, при небольшой нагрузке или без нее. Диод Шоттки рекомендуется применять при низких входных напряжениях (из-за низкого падения напряжения), для более высоких напряжений можно использовать диод с накоплением заряда (импульсный диод).

Без диода D3 при подаче напряжения на вход, зарядный ток через конденсатор CIN может дать положительное напряжение в несколько вольт на выходе. Диод D3 ограничивает это напряжение.

Из-за различий в работе инверторов стандартная процедура разработки схемы не использует метод подбора индуктивности. В большинстве случаев применяется индуктивность 33 мкГн, 3.5 А.

Тип инвертора показанный на Рис. 3  Требует больших суммарных токов на входе для запуска, даже при небольших значениях нагрузки. При запуске инвертора  токи на входе достигают максимальных значений ( для LM2596 4.5 А) и должны удерживаться на этом уровне не менее 2 мс, пока напряжение на выходе не достигнет номинального значения. Фактическое время зависит от выходного напряжения и емкости конденсатора COUT. Из-за больших пусковых токов в схеме используется задержка запуска, задаваемая цепочкой C1, R1 и R2 . Задержка запуска дает время зарядиться конденсатору CIN, а тот в свою очередь обеспечивает больший ток на входе. Увеличивая емкость CIN, можно добиться работы в более сложных условиях эксплуатации.

Рис. 3 Схема инвертора на -5 В с задержкой включения

CIN — 68 мкФ/25 В танталовый серии Sprague 595D или 470 мкФ/50 В электролитический Panasonic HFQ
COUT47 мкФ/20 В танталовый Sprague 595D или 220 мкФ/25 В электролитический Panasonic HFQ
Рис. 4 Кривые зависимости тока в нагрузке от напряжений на входе

 

Схема отключения регулятора

Использование вывода ON /OFF в схеме импульсного понижающего стабилизатора, для отключения, очень просто. Для включения стабилизатора на вывод ON /OFF нужно подать напряжение ниже 1.3 В (относительно земли). Для включения нужно подать напряжение выше 1.3 В. В схеме инвертора применяется другая цепь, так как вывод GND подключен не к земле, а к выходу с отрицательным уровнем напряжения.  Два разных метода отключения инвертора показаны на Рис. 5 и Рис. 6.

Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли

 

Схема инвертора с подачей отключающего напряжения относительно земли с использованием оптопарыПечатная плата для версии с фиксированным выходным напряжением
  • CIN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • COUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
  • L1—47 мкГн, L39, Renco

 

Печатная плата для версии с изменяемым выходным напряжением
  • CIN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • COUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
  • D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
  • L1—47 мкГн, L39, Renco
  • R1—1 кОм, 1%
  • R2 рассчитывается по формуле: 
  • CFF подбирается из таблиц ниже

 

Выходное напряжение (В) Емкость CFF
2 33 нФ
4 10 нФ
6 3.3 нФ
9 1.5 нФ
12 1 нФ
15 680 пФ
24 560 пФ
28 390 пФ

 

 

 

Купить готовый преобразователь

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

rudatasheet.ru

Понижающий преобразователь напряжения на LM2596 из каменного века.

Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами.

Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные.

Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится.
В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.

Доставка и внешний вид:
Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное.
Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора.
Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Схема проще не придумаешь:

Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отличаются. Видимо что есть в наличии, то и ставят. Хуже уже не будет.

На скорую руку припаял провода и нагрузку в виде проволочного резистора 2.2 Ом 10 Вт.
Для ограничения температуры при нагреве, резистор был помещен в воду.

На стенде доступно 2 напряжения 12 Вольт и 24 Вольта. Первое включение провел без нагрузки, для регулировки выходного напряжения, что бы не сжечь платку. Вращая винт резистора добился напряжения на выходе 5 Вольт.
Нагрузка 2.2 Ом подразумевает ток 2.27 Ампера, что укладывается в заявленные параметры платы а так же мои потребности с небольшим запасом, поскольку я раздобыл сдвоенный разъем с дохлой материнской платы:

По 1 Амперу на порт.

10 минут работы под нагрузкой и дикий нагрев платы. Фото с тепловизора:

Обратная сторона

Ахтунг! Температура 115С на диоде и 110С на микросхеме (сторона с деталями) и 105С с обратной стороны.
Температура дросселя около 70С, многовато, но в насыщение не входит.
Предельная температура для диода 150С, а для микросхемы 125С.

Ни в какие ворота не лезет. Начал думать что это брак или в очередной раз я купил дешевую фигню.
Скачал документацию на микросхему и обнаружил что этот преобразователь имеет паршивенькое КПД. А все из за того, что ключевой элемент в микросхеме является биполярный транзистор, который хоть и работает в ключевом режиме, но в открытом состоянии на нем падает прилично напряжения.
Повышение напряжения на входе до 24 Вольт ситуацию никак не спасло.
График КПД при токе нагрузки 3 Ампера:

Т.е. примерно 80% при питании от борт сети автомобиля. Выходит на микросхеме выделяется при нагрузке 3 А 3.7Вт, а еще греется диод и дроссель. Заменой диода (3А 40В) и дросселя (47мкГн), а так же установкой радиатора можно было бы решить проблему с нагревом, но к чему такие усилия, когда за те же деньги можно взять более продвинутые понижающие преобразователи.

Попытка исправить ситуацию:
На обратную сторону через теплопроводящий клей установил небольшой радиатор (распилил радиатор от неисправного блока питания компьютера).


Диод планировал брать там же из «дежурки» С дросселем немного сложнее, но думаю нашел бы с большим сечением обмоточного провода (учитывая приличный разброс индуктивности в применяемых китайцами дросселях).
Попытка включить и снять показания температуры привела к краху =) я перепутал полярность и спалил микросхему. Сэкономил, надо было штук 5 сразу брать на эксперименты, а лучше не брать вообще, ибо этот древний преобразователь настолько ужасен что в конкретно примененной плате даже 50% характеристик не отрабатывает.

Hint

На просторах сети обнаружил нетипичное применение микросхеме LM2596 — усилитель звуковой частоты класса D! Сигнал подается на вход 4 «обратная связь». Частота дискредитации правда не более 150 КГц. Ни в коем случае не призыв собирать усилитель на базе преобразователя, для этого есть специализированные микросхемы =)

Выводы неутешительны:
Плата в том виде, как она продается не оправдывает заявленные характеристики. Причем зависимость от тока нагрузки гораздо выше, чем от изменения напряжения. Доработать плату можно заменив половину деталей, но какой в этом смысл?

Все же если вам нужен понижающий преобразователь (step down), то лучшей альтернативой обозреваемому были бы преобразователи собранные на микросхемах: LM2577, LM 2678 и аналогичных. На данный момент я уже заказал несколько плат на пробу заявлено КПД 96%

Ps

Пока я очень долго планировал поставить на машину USB порты, моя машинка поехала в утиль 🙁

но все же нашлось еще место, куда бы я поставил преобразователь взамен трансформаторному блоку питания:
Это раз (там где креативненькая надпись):

Это два (передняя планка с USB портами выдрана из старого корпуса от компьютера стенки «корпуса» оргстекло):

Специально к обзору изготовил нагрузочную платку для проверки зарядных устройств (даже спалил парочку, не выдержали нагрузки). на али такие продаются готовые около 1$:


Котэ:


mysku.ru

Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

LM2596 — это импульсный понижающий регулируемый стабилизатор постоянного напряжения. Имеет высокий КПД. Меньше нагревается если сравнивать с модулями на линейных стабилизаторах. Источник питания может применяться в широком спектре устройств. К безусловным достоинствам относится работа в ощутимом диапазоне входного напряжения. Вместе с большим КПД это дает хорошие результаты при последовательном включении DC-DC LM2596 с химическими источниками тока, солнечными панелями или ветряными генераторами.

Дополнив преобразователь DC-DC LM2596 трансформатором, выпрямителем и фильтром получим блок питания. На входе стабилизатора напряжение должно быть большее выходного минимум на 1.5 В. При потреблении мощности от DC-DC LM2596 более десяти Вт следует применять средства охлаждения.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Технические характеристики преобразователя LM2596

  • Эффективность преобразования (КПД): до 92%
  • Частота переключения: 150 кГц
  • Рабочая температура: от -40 до + 85 °C
  • Влияние изменения входного напряжения на уровень выхода: ± 0.5%
  • Поддержание установленного напряжения с точностью: ± 2.5%
  • Входное напряжение: 3-40 В
  • Выходное напряжение: 1.5-35 В (регулируемое)
  • Выходной ток: номинальный до 1А, от 1 до 2А заметно возрастает нагрев, предельный 3A (требуется дополнительный радиатор)
  • Размер: 45x20x14 мм

Принципиальная схема преобразователя LM2596

В некоторых модулях защитный диод D1 включен обратно-параллельно на входе, но в таком случае не нужно забывать подсоединить и предохранитель на входе, который сгорит, если перепутать полярность, также этот диод защищает от всплесков напряжения на выходе.

Существуют варианты с прямым включением диода D1 (SS34, SS54) на входе, обычно это диоды Шоттки, у этих диодов есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0.2-0.4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.
Но дешёвые модули на базе LM2596 не имеют защитного диода, с одной стороны — это минус, так как случайно можно убить преобразователь перепутав полярность на входе, а с другой стороны — это плюс, потому что на диоде будет падать некоторое напряжение и греться при больших токах.

Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

Подключается преобразователь очень просто, не стабилизированное напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с контактов платы +OUT, -OUT.

С обратной стороны есть стрелка, что указывает в какую сторону идёт преобразование.

Фото галерея







Материалы

Скачать документацию/datasheet LM2596.pdf
LM2596 Большой тест понижающего преобразователя напряжения

Купить LM2596 на AliExpress

micro-pi.ru

Понижающий преобразователь напряжения на LM2596 из каменного века.


Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами.

Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные.

Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится.
В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.

Доставка и внешний вид:
Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное.
Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора.
Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Схема проще не придумаешь:

Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отлич

mysku.me

Стабилизатор напряжения на LM2596 | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Импульсный стабилизатор напряжения 1,2 — 37 В, 3А на LM2596

На микросхеме LM2596 можно собрать стабилизированный источник напряжения, на основе которого легко сделать простой и надёжный импульсный  лабораторный блок питания с защитой от короткого замыкания.

Давайте сначала рассмотрим подробнее LM2596:

Цоколевка LM2596T

Цоколевка LM2596S

Характеристики микросхемы

  • Входное напряжение — от 2.4 до 40 вольт (до 60 вольт в версии HV)
  • Выходное напряжение — фиксированное либо регулируемое (от 1.2 до 37 вольт)
  • Выходной ток — до 3 ампер (при хорошем охлаждении — до 4.5А)
  • Частота преобразования — 150кГц
  • Корпус — TO220-5 (монтаж в отверстия) либо D2PAK-5 (поверхностный монтаж)
  • КПД — 70-75% на низких напряжениях, до 95% на высоких.

подробнее:

Характеристики LM2596-3.3

Характеристики LM2596-5.0

Характеристики LM2596-12

Характеристики LM2596-ADJ

Структурная схема LM2596

Схема включения LM2596

 Схема стабилизатора напряжения 5В с инвертором полярности на LM2596-5.0
Стабилизатор напряжения на LM2596

Регулируемый стабилизатор напряжения построен на основе микросхемы LM2596T.

Эта микросхема работает в импульсном режиме, благодаря чему имеет высокий КПД, что позволяет пропускать ток до 2 А не нуждаясь в теплоотводе. Для нагрузки с потреблением тока более 2 А необходимо применить теплоотвод (радиатор) с площадью поверхности не менее 100 см2. Теплоотвод крепится к микросхеме, с использованием теплопроводной пасты типа КПТ-8.

Устройство можно настроить на любое другое фиксированное выходное напряжение. Для этого нужно заменить R2 на резистор, рассчитываемый по следующей формуле: R2 = R1*(Vвых / Vref-1) или R2 = 1210*(Vвых /1.23 — 1)

LM2596 имеет тепловую защиту по перегреву, а так же ограничение по выходному току до 3 А. В случае, если запитывать данное устройство от понижающего сетевого трансформатора с диодным мостом, то емкость конденсатора С1 необходимо повысить до 2200 мкФ. В качестве защитного диода D1 можно применить диод шоттки типа 1N5822.

Также нужно внимательно следить за тем, чтобы схема на ОУ не возбудилась и не перешла в режим генерации. Для этого старайтесь  уменьшить длину всех проводников, а особенно дорожки, подключенной к выв. 2 LM2596. Не располагайте ОУ вблизи этой дорожки, а диод и конденсатор фильтра расположите ближе к корпусу LM2596, и обеспечьте минимальную площадь петли земли, подключенной к этим элементам.

Готовый стабилизатор напряжения на основе микросхемы LM2596S и LM317 с цифровым индикатором входного или выходного напряжения.

Этот и другие модули можно купить в магазине «Мастера».




П О П У Л Я Р Н О Е:


- н а в и г а т о р -


Популярность: 59 001 просм.


ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ


www.mastervintik.ru

Преобразователь Вверх-Вниз на LM2577 & LM2596

Наконец до меня добралось интересное электронное устройство, которое с радостью представляю на обзор.
Судя по описанию продавца — преобразователь весьма универсален и способен делать из 4 — 35В напряжение 1,25 — 25В при максимальном токе до 3А с регулируемым токоограничением 0 — 3А. Казалось-бы, вот оно счастье, да не тут-то было…

Прислали преобразователь в простом пакетике

Монтаж аккуратный, флюс почти отмыт, поверхность немного грязная.



Заявлено, цитирую

Input Voltage :4-35V
Output voltage: Continuously adjustable(1.25-25V unload adjust)
Output current: 3A Max(If more than 15W, please install the heat sink)
CC range :0-2A (adjustable)
Revolving light current: CC value * (1%-100%), default is 0.1 times
Minimum voltage difference: 2V
Output power: natural cooling 15W
Conversion efficiency: 80% (the higher the output voltage, the higher the efficiency)
Operating Temperature: Industrial (-40 degree to +85 degree) (ambient temperature more than 40degree, lower power use, or add heat sink)\
Full load temperature rise: 45 degree
Indicator: CC indicator is Red, charging indicator is Red, charging completed the indicator is Blue.
Output short circuit protection: Yes, constant current.
Connect method: Can solder on the PCB with wire directly
Input: IN+ input Positive is, IN- input negative
Output: OUT+ output is positive, OUT- output negative
Module Size: 50 x 37 x 13mm


Подключение только пайкой.
Под греющимися микросхемами сделано множество переходов для улучшения теплоотвода на обратную сторону платы — это заметно улучшает переход тепла на обратную сторону и позволяет использовать там охлаждающий радиатор.

Устройство представляет собой 2 независимых последовательно включенных преобразователя напряжения.
1 ступень преобразования на базе LM2577S-ADJ — входное напряжение 4-27В повышается до 27В. Если на входе напряжение превысит 27В, напряжение проходит на 2 ступень без преобразования вплоть до максимальных 35В.
2 ступень преобразования на базе LM2596S-ADJ — напряжение 27В понижается до требуемого. Тут-же происходит регулируемое ограничение выходного тока.
Такой принцип прост в реализации, но за счёт двойного преобразования, устройство будет иметь заведомо низкий КПД.

По умолчанию, преобразователь был настроен на 4,2В 1А — явно для зарядки Li-Ion аккумуляторов.
Резистор SW1 задаёт выходное напряжение 1,25-25В
Резистор SW2 задаёт порог индикации светодиода процесса зарядки
Резистор SW3 задаёт ограничение выходного тока 0,02А — 2,9А

Уставка тока очень сильно зависит от температуры платы. В этом нет ничего удивительного, учитывая конструкцию шунта в виде печатной дорожки. Например, при начальной уставке тока 1,50А после хорошего прогрева платы остается всего 1,35А 🙁

Первичную проверку проводил при входных напряжениях 5В и 12,5В
Заявленные 15Вт без охлаждения не выдаёт — мгновенно перегревается. Мало того, перегревается даже на мощности 10Вт.

При входном напряжении 12,5В без перегрева преобразователь может выдать всего 5V 1A 5Вт КПД=58% T=73°С, и 12V 0,5A 6Вт КПД=67% Т=71°С, что очень грустно.
При входном напряжении 5В, ситуация ещё хуже 5V 0,8A 4Вт КПД=49% T=79°С и 12V 0,4A 4,8Вт КПД=54% Т=80°С
Во всех случаях, перегревался повышающий преобразователь. С такими характеристиками устройство является практически бесполезным и тестирование как есть было прекращено.
Чтобы устройство не выкидывать, пришлось его хоть как-то доделать на отдачу заявленных 15Вт.

Реальная схема преобразователя

Измеренная частота работы повышающего преобразователя около 50кГц
Измеренная частота работы понижающего преобразователя нестабильна и изменяется в зависимости от нагрузки от 40кГц до 160кГц вместо заявленных стабильных 150кГц. Такая работа характерна для китайских LM2596

Явные ошибки производителя:
1. Слишком малая величина индуктивности и габарита дросселя L2 (33мкГн / 2,5А) — он входит в насыщение и перегревается даже при небольшой нагрузке.
LM2577S-ADJ реально работает на частоте 50кГц, по расчёту её дроссель должен иметь индуктивность не менее 120мкГн / 3A и размер гораздо больше.
2. Перегрузка сглаживающего конденсатора 1 ступени 100мкФ/35В — его ESR аж 0,6Ом. Он должен быть не менее 220мкФ/35V с низким ESR.
3..Перегрузка диода D3 (SS34). Для выходного тока 3А он должен быть на ток не менее 4А.
4. Зелёный светодиод окончания зарядки работает некорректно — подсвечивается в любом режиме работы. Это связано с ошибочной установкой зелёного светодиода вместо синего с большим падением напряжения.
5. При установке выходного напряжения менее 1,8В, токоограничение нормально не работает и в случае КЗ очень быстро перегружается по току и выходит из строя диод D3.
6. Какая-то левая микросхема LM2596

Не буду долго утомлять Вас своими длительными экспериментами с подбором элементов, покажу только что сделал и что вышло в итоге.
1. Дроссель повышающей ступени намотал на T90-26 42 витка проводом 0,9мм получил 120мкГн 4A. Дроссель оказался с запасом, хватило-бы T80-26
2. Накопительный конденсатор повышающей ступени заменил на 470мкФ/35В — также с запасом.

3. Выходное напряжение повышающей ступени уменьшил до 23В для снижения нагрузки на дроссель понижающей ступени при выходном напряжении 12-15В. Для этого просто добавил резистор 47кОм параллельно резистору R7 (10кОм)

При этом максимальное выходное напряжение естественно уменьшилось до 22В, но мне больше и не надо.
4. Заменил диод с обозначением R5 на диодную сборку (два последовательных диода), чтобы он постоянно не подсвечивался. Как альтернатива — можно заменить зелёный светодиод синим.

5. Добавил резистор 200 Ом последовательно с подстроечником уставки выходного напряжения, чтобы им нельзя было настроить выходное напряжение менее 1,8В. Поставить резистор в SMD корпусе оказалось невозможно, поэтому запаял обычный выводной резистор, а дорожку просто порезал.


6. Установил компенсационный конденсатор 4,7нФ в цепи ОС по напряжению — это улучшило стабильность работы понижающего преобразователя. Подходит ёмкость 1-4,7нФ.
7. Приклеил на теплопроводный скотч радиатор от старого процессора для более эффективного охлаждения силовых элементов. Радиатор также немного уменьшил снижение тока уставки с прогревом платы.


Схема после переделки

Проверка при входном напряжении 12,5В
При выходном напряжении до 7В, максимальный выходной ток не должен превышать 2,5A, чтобы не спалить диод и дроссель 2 ступени. При напряжении более 7В, выходной ток ограничен тепловой мощностью рассеяния платы (около 8Вт с радиатором).
Максимальная выходная мощность реально увеличилась в разы (до 30Вт), сам не ожидал такого результата 🙂

Проверка при входном напряжении 5В
Результат гораздо скромнее, но всяко лучше, чем был до переделки.

Во время проверки, ни один элемент не нагрелся свыше 80°С, что допустимо для длительной работы.

Ради интереса покажу странную работу понижающего преобразователя (на диоде D3) при различных выходных напряжениях







При этом повышающий преобразователь работает стабильно и предсказуемо

Максимальная амплитуда пульсаций на выходе при максимальном выходном токе 2,5A — 200мВ.

Вывод: данный преобразователь не рекомендую к приобретению — слишком много надо переделывать для его более-менее нормальной работы.
Связываться с китайскими LM2596 больше не стану.

mysku.ru

Понижающий преобразователь напряжения на MP1584 или отправляем LM2596 на дембель

  • Цена: $1.02 брал $1.14 за пару

Кто то может подумать: Старый конь борозды не испортит... А мы ответим: но и глубоко не вспашет.
Поэтому предлагаю вам обзор о понижающем преобразователе напряжения на основе микросхемы MP1584. Продавец позиционирует готовые платы как улучшенную альтернативу преобразователям на LM2596. В моем предыдущем обзоре о преобразователе на микросхеме LM2596 я столкнулся с диким несоответствием заявленным параметрам. Реальные значения меня не удовлетворили и в конце обзора я упомянул что заказал на пробу более продвинутые платы.

Итак, встречаем:

Доставка и внешний вид:
Учитывая копеечную стоимость заказа я не удивился тому, что обнаружил пакет с пупырками в своем почтовом ящике. Внутри было 2 платы запаянные в антистатический пакет. Что было вполне ожидаемо. Фломастером я позже сам подписал, что бы параметры заявленные не забыть.

Размеры платы 22х17мм, высота 4мм.
Контактные площадки под пайку. Отверстий для монтажа не предусмотрено.
Следов флюса нет, пайка приемлемая. Смотрел через лупу, дефектов не нашел, я сам так спаять к сожалению не в состоянии. Под микросхемой и дросселем отверстия с металлизацией для лучшего отвода тепла.

Сравнение с LM2596:
Разница в размерах приличная. Правда из за размеров платы эффективность рассеивания тепла ниже, но и КПД заявлено до 96%

Документация и схема:
Документацию в электронном виде можно посмотреть тут MP1584
Используется практически типовой диод Шоттки SS34 40В, 3А, который кстати на испытуемой плате держался молодцом.
Дроссель индуктивностью 8.2мкГн что согласно таблице 3 даташита указывает на лучшую эффективность работы преобразователя при выходном напряжении 3.3В и чуть хуже при 5В. Резистор R3 на плате 100кОм, согласно спецификации оптимально 1.8В выходное напряжение. В очередной раз убеждаюсь что все эти платы собирают из того что было под руко

mysku.me

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *