【正文】 ............................... 18 LM2596 降壓開(kāi)關(guān)電源原理圖 ..................................................................................... 18 電路 PCB 設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 19 5 系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)試 ................................................................................................................. 20 系統(tǒng)實(shí)物圖 ...................................................................................................................... 20 變壓器工作 ...................................................................................................................... 21 電路工作實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) ........................................................................................................... 22 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................................................................................................ 24 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 25 附錄 A ........................................................................................................................................ 26 致謝 ........................................................................................................................................... 27 9 基于 LM2596可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作 1 1 引言 現(xiàn)在的電源主要有線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩種，線性電源的效率比較低，一般只有30%~40%，而開(kāi)關(guān)電源的效率在 70%~80%。開(kāi)關(guān)電源有可分為 交流轉(zhuǎn)直流 和 直流轉(zhuǎn)直流 兩大類，由于采用模塊 直流轉(zhuǎn)直流 電源組建的電源系統(tǒng)具有 設(shè)計(jì)快、 可靠性 強(qiáng) 、 系統(tǒng)升級(jí)便捷 等特點(diǎn)，模塊 直流轉(zhuǎn)直流 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 線性電源 線性電源主要包括 低頻變壓器 、 輸出電流 整流濾波器、 相應(yīng) 控制電路、 過(guò)熱過(guò)流保護(hù)電路等。它們的功能是： 輸入電網(wǎng)濾波器：減小各類電子產(chǎn)品的開(kāi)斷、大自然雷擊、生活中的高頻等產(chǎn)生的干擾。 控制電路：對(duì)輸出直流電壓時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大。 開(kāi)關(guān)電源的主要缺點(diǎn)： 由于變換電路中不可避免的產(chǎn)生高頻電壓成分，對(duì)產(chǎn)品其他設(shè)備有一定的干擾，因此需要具有優(yōu)良的屏蔽功能，開(kāi)關(guān)電源為了達(dá)到高速的道通與截止目的，主要是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)．將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給逆變器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，從而提供用戶所設(shè)想的一組或多組電 壓，系統(tǒng)之所以要將其變換成高頻交流電，因?yàn)楦哳l交流能夠在變壓器變壓電路中達(dá)到特別高的效率，也因此開(kāi)關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)不是很熱，成本也很低。雖然具有電磁干擾等缺點(diǎn)，但隨著屏蔽技術(shù)不斷的發(fā)展提高，可以避免大部分的干擾。 10%左右的波動(dòng)）。在 u2 的正半周內(nèi)，二極管 D D3 導(dǎo)通， DD4 截止； u2 的負(fù)半周內(nèi)， D D4 導(dǎo)通， D D3 截止?？衫秒娙莸?“通交流 ， 隔直流 ”的特性 ， 在電路中并 入 電容作為電容濾波器 ， 濾去其中的交流成分。 在理想情況下 ， 變壓器副邊無(wú)損耗 ， 二極管導(dǎo)通電壓為零 ， 所以電容兩端電壓相等 。電容放電時(shí) ， 回路電阻 為 RL， 放電時(shí)間常數(shù) RLC 通常遠(yuǎn)大于充電的時(shí)間常數(shù)。輸出電壓的平均值 UO(AV)與放電時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)。 當(dāng)濾波電容選定后 ， 輸出電壓平均值 U0 和輸 出 電流平均值 I0 的關(guān)系稱為輸出特性 ，脈動(dòng)系數(shù) S 和輸出電流平均值 I0 的關(guān)系稱為濾波特性。 電容值 選 擇 當(dāng) 在 接 上 濾 波 電 容 后 ， UO 會(huì) 明 顯 增 大 ， 其 濾 波 電 容 的 大 小 可 用 式求得。 LM2596 降壓電路穩(wěn)壓 LM2596 芯片的特性 LM2596 開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器也稱作降壓型電源集成電路，能夠?yàn)樨?fù)載電路提供 3A 的驅(qū)動(dòng)電流，并且擁有良好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。 該器件還有其他開(kāi)關(guān)電源芯片所不具備的其他一些特點(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很低的波動(dòng)范圍，振蕩頻率誤差也相當(dāng)?shù)牡停龣C(jī)電流能降到 80μ A 以下，能夠外部斷電；具有自我保護(hù)電路。 圖 LM2596 內(nèi)部電路 LM2596 電氣特性 經(jīng)查閱 LM2596 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)，其工作參數(shù)如表 所示 表 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） LM2596 引腳功能 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?lái)減小暫態(tài)電壓，同時(shí)為 LM2596 提供所需的開(kāi)關(guān)電流。 Feedback——反饋端， 芯片的穩(wěn)定輸出主要是通過(guò)這個(gè)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，它將 輸出端的電壓反饋 回芯片，然后芯片內(nèi)部開(kāi)始檢測(cè)并調(diào)節(jié) 。其中 R1=1KΩ， R2 分別為 （ ）， （ 5V）， （ 12V）、 0（ ADJ）。 基于 LM2596可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作 13 圖 電路原理圖 元器件的選擇 (1) 電感的選擇（ L1） 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(guò)電感的電流的不同，或者是連續(xù)流過(guò)，或者是在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后變?yōu)榱恪? 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(kāi)關(guān)電流、電感電流、二極管電流和輸出紋波電壓很小。 (2) 輸出電容的選擇（ COUT） 這個(gè)電容是用來(lái)對(duì)輸出濾波以及提供調(diào)整器環(huán)路的穩(wěn)定性。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。所以選擇的 220uf 的電解電容耐壓值應(yīng)該在 50V 以上，結(jié)合元件資源，本系統(tǒng)采用耐壓值為 50V，容值為 220uf 的直插式電解電容。 唯一的不足就是在電路 突然關(guān)閉時(shí)，可能會(huì)引起不穩(wěn)定或 EMI（電磁干擾）問(wèn)題。 對(duì)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）。 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，本系統(tǒng)選擇 一個(gè) 100μ F/50V 的電容。 PCB 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中， PCB 版面布局圖非常重要，開(kāi)關(guān)電流與環(huán)線電感密切相關(guān)，由這種環(huán)線電感所產(chǎn)生的暫態(tài)電壓往往會(huì)引起許多問(wèn)題。如果電感通量和敏感的反饋線相交叉，則集成電路的地線及輸出端的電容 COUT的連線可能會(huì)引起一些問(wèn)題。 圖 電源轉(zhuǎn)換原理圖 LM2596 降壓開(kāi)關(guān)電源原理圖 原理圖如圖 所示。 如圖 為使用萬(wàn)用表短接輸出端的 VCC 和 GND 之后測(cè)得的電流。 并對(duì)電路實(shí)物 進(jìn)行了功能調(diào)試與分析，得出了電源的負(fù)載能 力、應(yīng)用性、輸出電壓穩(wěn)定性等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ，電壓可調(diào)范圍能達(dá)到 —36V，電流能在 3A 左右 。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。正在撰寫碩士研究生畢業(yè)論文的他，在百忙之中抽出時(shí)間幫助我搜集文獻(xiàn)資料，幫助我理清論文寫作思路，對(duì)我的論文提出了諸多寶貴的意見(jiàn)和建議。此刻我的心中卻有些悵然若失，因?yàn)槟切┦煜さ?會(huì)計(jì)系 的恩師們和各位可愛(ài)的同學(xué)們，我們也即將揮手告別了。我的學(xué)術(shù)論文創(chuàng)作的開(kāi)始，也是從這里起步的。