Regulador chaveado rebaixador LM2596 (5V / 3A)

Durante cada ciclo de chaveamento, o transistor bipolar NPN de lado alto interno de U1 comuta a 150 kHz, drenando pulsos de corrente trapezoidais de alta amplitude diretamente do barramento CC. O capacitor C1 (eletrolítico de 680 µF / 50V de baixo ESR) fornece localmente essas correntes de ondulação RMS de alta frequência, impedindo ruídos e quedas transitórias na fonte de alimentação. A tensão de entrada deve permanecer acima de 7.0V para manter a regulação considerando a queda de saturação do transistor (VSAT ≈ 1.16V).

No início do período de chaveamento, o comparador PWM satura o transistor NPN interno de 3A entre o Pino 1 (VIN) e o Pino 2 (OUTPUT). A tensão no nó de comutação eleva-se para VIN - VSAT, polarizando o diodo Schottky D1 reversamente. A corrente flui para o indutor L1 (33 µH), elevando-se linearmente conforme a lei de indução de Faraday:

Essa corrente atende a carga e acumula energia magnética no núcleo toroidal de L1.

Ao final da condução, o transistor NPN corta. Como a corrente no indutor não se interrompe bruscamente, o campo magnético induz uma tensão negativa no Pino 2 (OUTPUT) em relação ao terra. Quando o Pino 2 atinge aproximadamente -0.45V, o diodo Schottky D1 entra em condução direta e fecha o circuito de recirculação da corrente do indutor através de C2 e da carga. O diodo Schottky é mandatório, pois retificadores de silício convencionais exibem tempo de recuperação reversa excessivo que danifica o circuito.

A corrente triangular do indutor L1 divide-se entre o capacitor de saída C2 (220 µF / 25V) e a carga contínua. C2 absorve o componente alternado e estabiliza a tensão de saída em +5.0V CC com ondulação típica inferior a 50 mV pico a pico. O valor dessa oscilação é determinado essencialmente pela Resistência Série Equivalente (ESR) de C2:

O Pino 4 (FEEDBACK) monitora a tensão de saída após o indutor L1. Na versão de saída fixa de 5.0V do LM2596, um divisor resistivo de precisão ajusta o nível para a referência interna de 1.23V. O amplificador de erro compara a tensão e comanda o comparador PWM, ajustando o ciclo de trabalho D para manter a regulação em ±4% diante de variações de entrada e carga.