【正文】 特性。輸出特性和濾波特性如圖 所示。 基于 LM2596可調開關電源的設計與制作 9 圖 輸出特性及濾波特性 曲線表明 ， 電容愈大電路帶負載的能力愈強 ， 濾波效果愈好 ； 電流平均值愈大 (即負載電阻的 RL愈小 )， 電壓平均值愈低 ， S 的值愈大。為減小輸出電壓的脈動成分 ， 采用的濾波電容器的容值越大越好 。 電容值 選 擇 當 在 接 上 濾 波 電 容 后 ， UO 會 明 顯 增 大 ， 其 濾 波 電 容 的 大 小 可 用 式求得。 (1) 求 ΔUi 根據穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數的定義： iiUUUUS ??? 00； iU =24V； 代入上式，則可求得 ΔUi (2) 濾波電容 C 設定 0I = max0I =， t=； 則可求得 C=2650uF。 電路中濾波電容承受的最高電壓為 342 ?U ，所以所選電容器的耐壓應大于 34V。 廣東技術師范學院天河學院本科畢業(yè)論文（設計） 考慮到身邊現有的元件資源，本系統(tǒng)采用 用一個 3000uF，耐壓值為 50V 的電解電容和一個 的電容并聯進行濾波。 LM2596 降壓電路穩(wěn)壓 LM2596 芯片的特性 LM2596 開關電壓調節(jié)器也稱作降壓型電源集成電路，能夠為負載電路提供 3A 的驅動電流，并且擁有良好的線性和負載調節(jié)特性。其輸出電壓分為固定式的和可調式的，固定式目前市場普及的有 、 5V、 12V，可調式的可以輸出小于 37V 的各種電壓。 該器件內部集成了穩(wěn)定頻率的補償電路和固定頻率發(fā)生器，開關頻率為 150KHz，與低頻開關調節(jié)器相比較，可以連接更小規(guī)格的電感、電容元件。由于該器件標配只需要外接 4 個元器件，并且可以使用通用的功率電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地降低了開關電源 電路的設計難度。 該器件還有其他開關電源芯片所不具備的其他一些特點：在特定的輸入電壓和輸出負載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在很低的波動范圍，振蕩頻率誤差也相當的低，待機電流能降到 80μ A 以下，能夠外部斷電；具有自我保護電路。 LM2596 實物圖 如圖 所示。 圖 LM2596 實物圖 基于 LM2596可調開關電源的設計與制作 11 LM2596 內部電路圖 如圖 所示。 LM2596 內部包含 150KHZ 振蕩器、 基準穩(wěn)壓電路、熱關斷電路、電流限制電路、 放大器 、 比較器 和內部穩(wěn)壓電路等 。 圖 LM2596 內部電路 LM2596 電氣特性 經查閱 LM2596 官方數據手冊，其工作參數如表 所示 表 廣東技術師范學院天河學院本科畢業(yè)論文（設計） LM2596 引腳功能 VIN——正輸入端，在這個管腳處必須加一個適當的輸入旁路電容來減小暫態(tài)電壓，同時為 LM2596 提供所需的開關電流。 GND—— 接地端。 Output——輸出端，這個腳上的電壓可在（ +VINVSAT）和 （大約）間轉換。為了降低 耦合 干擾 ， 在進行 PCB 設計時，上連接到該腳的銅線長度盡量短 。 Feedback——反饋端， 芯片的穩(wěn)定輸出主要是通過這個引腳來實現，它將 輸出端的電壓反饋 回芯片，然后芯片內部開始檢測并調節(jié) 。 ON/OFF——這個管腳 主要就是為了降低芯片的待機功耗，設計時直接 利用邏輯電平把 LM2596 切斷，使輸入電流就降到大約 80μ A。將這個管腳的電壓下拉到低于大約 時， LM2596 將打開并工作；當其 上拉到高于 （最大到 25V）時， LM2596就被關斷 從而停止工作 。 LM2596 工作原理 為了實現輸出電壓可調，通常的設計方法是將基準電壓（ ）連接比較器的負端，分壓電阻網絡連接其正端。其中 R1=1KΩ， R2 分別為 （ ）， （ 5V）， （ 12V）、 0（ ADJ）。將輸出電壓的分壓電阻網絡的輸出同內部基準穩(wěn)壓值 進行比較，若檢測到電壓有差值，則通過放大器調節(jié)去芯片內部振蕩器的輸出占空比，從而穩(wěn)定輸出電壓。本系統(tǒng)需要設計輸出電壓連續(xù)可調，因此 R2 采用精密可調電阻即可達到設計目標。其電路原理圖如圖 所示。 基于 LM2596可調開關電源的設計與制作 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)流過，或者是在一個開關周期內經過一段時間后變?yōu)榱?。每一種工作模式都有可以影響調節(jié)器性能和需求的不同特點。當負載電流很小時，許多設計中都采用 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。 在多數情況下，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，峰值開關電流、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，尤其是在輸出負載電流小或輸入電壓高的情況下。 因此本系統(tǒng)在輸出端接入電感，使系統(tǒng)性能指標更加完善。 A、 可以通過以下的公式計算電感電壓與微秒的乘積 E? T B、將 VIN=35V、 VOUT=30V 代入 A 中，經計算： E? T= C、 ILOAD（ max） =3A D、由圖 ， (V? us)的水平線和 3A 的垂直線的交叉處確定的 電感值為 33廣東技術師范學院天河學院本科畢業(yè)論文（設計） μ H，代號為 L40。 (2) 輸出電容的選擇（ COUT） 這個電容是用來對輸出濾波以及提供調整器環(huán)路的穩(wěn)定性。在設計開關調節(jié)器的應用中，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，幾個重要的參數是： 100KHz 時的等效阻抗（ ESR）； RMS 紋波電流等級；耐壓值； 標稱容量。 對輸出電容器來說，等效電阻 ESR 值是最重要的參數。輸出電容的等效電阻值有一個上限和一個下限，如果需要輸出電壓的紋波電壓小時，則希望輸出電容的等效電阻值小些，這個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，最終導致輸出端振蕩。 圖 LM2596ADJ 電感選擇 A、 在大多數的使用中，使用 10μ F～ 820μ F 之間的低等效電阻（ Low ESR）的電解電容或固態(tài)鉭電容效果最好，電容要靠近 IC，管腳要短，連接的銅線要短。不要使用大于 820μ F 的電容。 基于 LM2596可調開關電源的設計與制作 15 B、從表 所示的快速設計器件選擇中，先選擇一個輸出電壓列，在輸出電壓列中，選擇一條與本系統(tǒng) 應用中所需電壓 最接近的一條電壓線，在本系統(tǒng) 中，選擇 28V的電壓線。所以選擇的 220uf 的電解電容耐壓值應該在 50V 以上，結合元件資源，本系統(tǒng)采用耐壓值為 50V，容值為 220uf 的直插式電解電容。 表 輸出電容和前饋電容選擇表 (3) 吸納 二極管的選擇（ D1） 在 LM2596 的應用（調節(jié)器）中，需要借用 吸納二極管 的電氣特性 來為電感電流（當開關閉合時）提供通路， 并且要足夠 靠近 LM2596，管腳要短、 PCB 設計 連接的導線也要短。 由于肖特基二極管 的電氣特性是 開 關速度快、正向壓降小，所以，使用中其性能很好，特別是在低電壓輸出 的 實際 應用中（ 5V 或更低）。 其 超快恢復 的特性 很好。 唯一的不足就是在電路 突然關閉時，可能會引起不穩(wěn)定或 EMI（電磁干擾）問題。 參考表 ，在本系統(tǒng)中， 3A/40V 的肖特基二極管 IN5822 可以產生很好的效果，而且，在輸出短路的情況下，也不會過載。 表 二極管選擇表 廣東技術師范學院天河學院本科畢業(yè)論文（設計） (4)、 輸入電容的選擇（ CIN） 這是一個加在輸入端和地之間的低等效電阻（ Low ESR）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，這個電容可以防止在輸入端出現過大的瞬態(tài)電壓，同時為 LM2596 在每次開關時提供瞬態(tài)電流。 對輸入電容而言，最重要的參數是耐壓和均方根電流（紋波電流）。由于在開關調節(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準來選擇輸入電容，雖然電容值和額定電壓是直接關系到均方根電流值。 輸入耐壓和電流均方根是輸入電容的重要參數。如果輸入電壓是 30V，那么，鋁電解電容的耐壓要大于 45V（ VIN），下一個更高的電容耐壓值為 50V，因此使用一個 50V 的電解電容。 在調節(jié)器中輸入電容的電流均方根大約是直流負載電流的一半，本系統(tǒng)選擇 一個 100μ F/50V 的電容。對于選擇直插元件的設計， 100μ F/50V 的電解電容就足夠了 。 (5)、 電阻值選擇 為了實現輸出電壓連續(xù)可調，需要外接一