Voltaj Regülatörleri ve LDO'larÜretimde

LM2596

Üretici: Texas Instruments

Değerlerin alındığı veri sayfası: Texas Instruments SNVS124G, revizyon Rev. G, Mart 2023

TO-220 ve TO-263 kılıflarda 3A yük sürebilen, 150 kHz sabit frekanslı, 40V giriş aralığına, dahili termal korumaya ve çevrim bazlı akım sınırlamasına sahip adım düşürücü (buck) anahtarlamalı voltaj regülatörü.

KılıflarTO-220-5, TO-263-5
Besleme gerilimi4.5 – 40 V
Sıcaklık aralığı-40 – 125 °C
Resmi Datasheet (PDF)

Teknik İnceleme

01

Teknik İnceleme

LM2596, Texas Instruments tarafından üretilen (SIMPLE SWITCHER® serisi, SNVS124G belgesi, Mart 2023 revizyonu), mükemmel hat ve yük regülasyonu ile 3A yük sürebilen bir adım düşürücü (buck) anahtarlamalı regülatör için tüm aktif işlevleri içeren monolitik bir entegre devredir. 150 kHz sabit anahtarlama frekansında çalışan LM2596, daha düşük frekanslı regülatörlere kıyasla daha küçük filtreleme bileşenlerinin kullanılmasına olanak tanır. 5 bacaklı TO-220 (delik içi montaj) ve TO-263 (yüzey montaj) kılıflarında VIN, OUTPUT, GND, FEEDBACK ve ON/OFF bacak dizilimiyle (metal kanat dahili olarak GND'ye bağlı) sunulan entegre, 4.5V ila 40V giriş voltajı aralığında çalışır. Entegre, 3A akımda tipik 1.16V doyma voltajına sahip dahili bir 3A NPN güç anahtarı, ayarlanabilir sürümler için 1.23V dahili bant aralığı referansı, 5.0 mA çalışma ve 80 µA bekleme akımı, TTL/CMOS uyumlu ON/OFF bacağı üzerinden harici kapatma, 4.5A tipik çevrim bazlı akım sınırlaması ve aşırı sıcaklık durumunda termal koruma içerir.

Kılıf Pin Dizilimi ve Alternatif İşlevler

TO-220-5 paketi için etkileşimli pin dizilimi ve pin işlevleri.

İnteraktif pin dizilim şemasıÜst

LM2596: TO-220-5 paket gösterimiTO-220-5 paketi için etkileşimli pin dizilimi ve pin işlevleri.1: VIN2: OUTPUT3: GND5: ON/OFF4: FEEDBACK

Paket çizimi, ölçülendirilmiş mekanik çizim değildir.

5 / 5 pin
#Pin adıTür5V toleranslıAlternatif işlevler / ayrıntılar
VINpower in—
DC besleme voltajı giriş ucu (4.5V ila 40V sürekli çalışma aralığı; entegreye ve şaseye çok yakın düşük ESR'li dekuplaj kondansatörü gerektirir)
OUTPUTpower out—
Dahili 3A NPN güç anahtarı emiter çıkışı (150 kHz hızında ~VIN - 1.2V ile Schottky diyot iletim gerilimi kadar şase altı arasında anahtarlama yapar)
GNDground—
Devre şase referansı ve termal yüzey bağlantısı (metal montaj kanadına dahili olarak elektriksel bağlıdır)
FEEDBACKanalog inHayır
Çıkış voltajı geri besleme algılama ucu (regüle edilen çıkış voltajını algılar ve 1.23V dahili referansla karşılaştırır)
ON/OFFinput onlyEvet
Kapatma kontrol girişi (aktif düşük: <= 0.6V veya boşta bırakıldığında regülatörü çalıştırır; >= 2.0V ila 25V uygulandığında cihazı 80 µA bekleme moduna alır)

Temel Özellikler

Parametrik özellikler

ParametreMin.TipikMaks.BirimTest koşulu
Osilatör Frekansı(fOSC)127150173kHzVIN = 12 V, IO = 0.5 A, TJ = 25°C
Geri Besleme Referans Voltajı(VREF)1.1931.2301.267VLM2596-ADJ, VIN = 12 V, IO = 0.5 A, TJ = 25°C
Dahili Anahtar Doyma Voltajı(VSAT)—1.161.4VIOUT = 3.0 A durumunda TJ = 25°C
Akım Sınırı(ICL)3.64.56.9ATepe anahtar akımı, TJ = 25°C
Çalışma Sükunet Akımı(IQ)—5.010mAGeri besleme ucu = 5 V (anahtarlama yok), TJ = 25°C
Bekleme Sükunet Akımı(ISTBY)—80200µAON/OFF ucu = 5 V (kapatma modu), TJ = 25°C
ON/OFF Mantıksal Yüksek Giriş Eşiği(VIH)21.325VRegülatör kapalı (bekleme modu), TJ = 25°C
ON/OFF Mantıksal Düşük Giriş Eşiği(VIL)-0.31.30.6VRegülatör açık (çalışma modu), TJ = 25°C
Maksimum Sürekli Çıkış Akımı(IO_max)33.0—A4.5 V <= VIN <= 40 V, uygun soğutucu ile TJ <= 125°C
Verimlilik(eta)—82—%VIN = 12 V, VOUT = 5 V, IOUT = 3 A ve TJ = 25°C

Mutlak Maksimum Değerler

Maks. besleme gerilimi (VDD/VCC)45 V
En yüksek giriş gerilimi25 V
Maks. çıkış / pin akımı4500 mA
Eklem sıcaklığı-40 – 125 °C
Depolama sıcaklığı-65 – 150 °C
ESD dayanımı (HBM)2000 V
Termal direnç θJA (TO-220-5)32 °C/W
Termal direnç θJC (TO-220-5)2 °C/W
Termal direnç θJA (TO-263-5)36 °C/W
Termal direnç θJC (TO-263-5)2 °C/W

Donanım Mühendisliği Uyarıları

Üretimden önce bilinmesi gereken gerçek donanım uyarıları, PCB yerleşim kısıtları ve silikon hataları.

Kritik

Hızlı Schottky Diyot Kullanımı Zorunluluğu

LM2596, 2 numaralı bacak (OUTPUT) ile şase arasına hızlı toparlanan bir Schottky diyot (1N5822, B340A veya MBR360 gibi) bağlanmasını gerektirir. Standart ve yavaş bir silikon doğrultucu diyot (1N4001 veya 1N5408 gibi) kullanılması aşırı ters toparlanma kayıplarına, aşırı ısınmaya, anahtarın kesime gittiği anda 2 numaralı bacakta tehlikeli endüktif voltaj sıçramalarına ve dahili NPN güç anahtarının anında bozulmasına yol açar.

Önlem

Her zaman en az 3A sürekli ortalama ileri akıma (1N5822 veya SS34 gibi) ve maksimum giriş voltajının en az 1.25 katı ters voltaj dayanımına sahip bir Schottky diyot belirleyin. 24V veya 36V besleme hatlarında çok kısa ters toparlanma süresine (trr < 10 ns) sahip 40V veya 60V Schottky bariyer diyotları kullanın.

Kritik

Kritik Yüksek Frekanslı Anahtarlama Şase Döngüsü

Yüksek akımlı AC anahtarlama döngüsü; giriş filtre kondansatörü CIN, dahili anahtar (bacak 1'den bacak 2'ye), harici Schottky diyot ve şase ucundan (bacak 3) oluşur. Akımlar 50 nanosaniyeden kısa sürede 3A düzeyinde değiştiğinden, PCB yollarındaki parazitik endüktans yüksek frekanslı çınlamaya, 45V mutlak maksimum değeri aşan voltaj sıçramalarına ve elektromanyetik parazite (EMI) neden olur.

Önlem

Giriş kondansatörünün şasesini, Schottky diyot anodunu ve LM2596 GND bacağını geniş ve düşük empedanslı bakır alanlar kullanarak tek bir şase noktasına bağlayın. 2 numaralı bacak, diyot katodu ve bobin arasındaki yolları olabildiğince kısa tutun. Güç şasesini hassas geri besleme düğümünden ayırın ve bunları yalnızca çıkış şasesi yıldız noktasında birleştirin.

Uyarı

Çıkış Filtre Kondansatörü ESR Kararlılık Sınırı

LM2596'nın dahili voltaj modu kompanzasyonu, döngü transfer fonksiyonunda kritik bir sıfır noktası oluşturmak için çıkış filtre kondansatörünün eşdeğer seri direncine (ESR) dayanır. Sönümleme olmadan doğrudan yalnızca ultra düşük ESR'li seramik kondansatör (< 10 mΩ) kullanılması faz payını düşürerek kontrol döngüsünde kararsızlığa, çıkış dalgalanma patlamalarına ve bobinde duyulabilir ıslık sesine yol açar.

Önlem

COUT için düşük ESR'li alüminyum elektrolitik kondansatörler (Panasonic HFQ/FC veya Nichicon PL serisi gibi, genellikle 30 mΩ ila 150 mΩ ESR'ye sahip 180 µF ila 680 µF) tercih edin. Çıkışta seramik kondansatör kullanılması gerekiyorsa, seri bir sönümleme direnci (0.05 Ω ila 0.1 Ω) ekleyin veya ana elektrolitik kondansatöre paralel 100 nF seramik kondansatör bağlayın.

Uyarı

Sürekli 3A Yükte Dahili Güç Anahtarının Isı Dağılımı

Dahili bipolar NPN güç anahtarı, 3A yük altında yaklaşık 1.16V ila 1.4V doyma gerilimi gösterir. Tam yük ve tipik görev çevrimlerinde anahtar 2W ila 3.5W gücü doğrudan ısı olarak dağıtır. Soğutucu olmaksızın serbest havada TO-220 kılıfı (termal direnç θJA = 32°C/W), ortam sıcaklığının üzerine ΔTJ = 3.5W × 32°C/W = 112°C ek sıcaklık artışı yaşayarak termal kapanmayı (TJ > 150°C) devreye sokar.

Önlem

Cihazın güç kaybını PD = (VO × IO × VSAT) / VIN + (IQ × VIN) + anahtarlama kayıpları formülüyle hesaplayın. TO-220 kılıfını termal macun ile harici bir alüminyum soğutucuya monte edin (3A sürekli çıkış için termal direnç <= 10°C/W) veya TO-263 tabanı çevresinde en az 13 cm² 2-oz bakır alan sağlayın.

Örnek Uygulama Devreleri

LM2596 Düşürücü Anahtarlamalı Regülatör (5V / 3A)

Topoloji: Düşürücü (Buck) Anahtarlamalı Regülatör

Şemayı inceleWeb CAD Düzenleyicide Aç

Resmi Dokümantasyon ve Kaynak Datasheetler

Yarı iletken üreticisi veri sayfaları, hata bültenleri (errata) ve uygulama notları.

DATASHEETTexas Instruments

LM2596 SIMPLE SWITCHER® Power Converter 150-kHz 3-A Step-Down Voltage Regulator

Bu sayfanın doğru kalmasına yardım edin

Veri sayfasıyla uyuşmayan bir pin, kılıf veya parametre mi buldunuz? Bildirin.

Sorun bildir

GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler

İlgili bileşenler

Texas Instruments

LM7805

Dahili akım sınırlama ve termal kapatmalı, TO-220 ve D2PAK kılıflarda 5 V, 1,5 A sabit pozitif doğrusal gerilim regülatörü.

Texas Instruments

TL431LP

2.495V ile 36V arasında ayarlanabilir çıkış voltajı, 1mA ila 100mA katot akımı kapasitesi ve 0.2Ω tipik dinamik empedansı olan 3 pinli TO-92 kılıfta hassas ayarlanabilir şönt regülatör.

Advanced Monolithic Systems

AMS1117-3.3

SOT-223 kılıfta, sabit 3,3 V çıkışlı, 1 A düşük düşümlü (LDO) pozitif doğrusal gerilim regülatörü.

STMicroelectronics

LM317T

ADJ-OUT-IN bacak dizilimine ve dahili termal korumaya sahip, TO-220 kılıfta 1.5A üzerinde akım sağlayabilen 1.2V ila 37V ayarlanabilir pozitif doğrusal gerilim regülatörü.