Regulador reductor conmutado LM2596 (5V / 3A)

Durante cada ciclo de conmutación, el interruptor bipolar NPN de lado alto dentro de U1 conmuta a 150 kHz, demandando pulsos de corriente trapezoidales de gran amplitud directamente del riel de CC. El condensador de entrada C1 (electrolítico de 680 µF / 50V de bajo ESR) suministra localmente estas corrientes de rizado RMS de alta frecuencia, evitando que los transitorios de conmutación se propaguen hacia la fuente de alimentación. El voltaje de entrada debe mantenerse por encima de 7.0V para conservar la regulación considerando la caída de saturación interna (VSAT ≈ 1.16V).

Cuando el oscilador interno inicia un período de reloj, el comparador PWM satura el interruptor bipolar NPN interno de 3A entre el Pin 1 (VIN) y el Pin 2 (OUTPUT). La tensión en el nodo de conmutación sube a VIN - VSAT, polarizando en inversa el diodo Schottky D1. La corriente fluye desde el Pin 1 hacia el inductor L1 (33 µH), generando una rampa lineal de corriente según la ley de Faraday:

Esta corriente abastece a la carga mientras almacena energía magnética en el núcleo toroidal del inductor L1.

Cuando el comparador PWM finaliza el intervalo de conducción, el interruptor NPN se apaga. Como la corriente por el inductor no puede cambiar instantáneamente, el colapso del campo magnético fuerza el potencial del Pin 2 (OUTPUT) por debajo de tierra. Al caer el Pin 2 a aproximadamente -0.45V, el diodo Schottky D1 entra en conducción directa y canaliza la corriente de recirculación del inductor hacia la carga a través de C2. El uso de un diodo Schottky es estrictamente obligatorio, ya que los diodos de silicio estándar presentan tiempos de recuperación inversa lentos que provocan picos destructivos.

La corriente de rizado triangular que circula por el inductor L1 se bifurca entre el condensador de salida C2 (220 µF / 25V) y la carga de CC. C2 absorbe la componente alterna y suaviza la tensión de salida, entregando un riel continuo de +5.0V CC con rizado típicamente inferior a 50 mV pico a pico. La magnitud de este rizado depende esencialmente de la Resistencia Serie Equivalente (ESR) de C2:

El Pin 4 (FEEDBACK) monitoriza la tensión de salida tras el inductor L1. En la versión de 5.0V fijos del LM2596, un divisor resistivo de precisión interno adapta la tensión a la referencia bandgap de 1.23V. El amplificador de error amplifica cualquier desviación respecto a la referencia interna y modula el umbral de disparo del comparador PWM frente a la rampa de 150 kHz, ajustando el ciclo de trabajo D para sostener la salida en ±4% en todo el rango operativo.