Стабілізатори напруги та LDOУ виробництві

LM2596

Виробник: Texas Instruments

Дані взято з даташиту: Texas Instruments SNVS124G, ред. Rev. G, березень 2023 р.

Знижувальний імпульсний стабілізатор напруги з вихідним струмом до 3A, фіксованою частотою 150 кГц, вхідною напругою до 40В, вбудованим термозахистом та поцикловим обмеженням струму в корпусах TO-220 та TO-263.

КорпусиTO-220-5, TO-263-5
Напруга живлення4.5 – 40 V
Діапазон температур-40 – 125 °C
Офіційний даташит (PDF)

Технічний огляд

01

Технічний огляд

LM2596 — це монолітна інтегральна мікросхема виробництва Texas Instruments (серія SIMPLE SWITCHER®, документ SNVS124G, переглянуто в березні 2023 р.), що містить усі активні вузли для побудови знижувального (buck) імпульсного стабілізатора напруги зі струмом навантаження до 3A та відмінною нестабільністю за напругою і струмом. Робота на фіксованій частоті перемикання 150 кГц дає змогу використовувати менші фільтрувальні компоненти порівняно з низькочастотними перетворювачами. Випускається у 5-вивідних корпусах TO-220 (для наскрізного монтажу) та TO-263 (для поверхневого монтажу) з цоколівкою VIN, OUTPUT, GND, FEEDBACK та ON/OFF (металевий фланець внутрішньо з'єднаний із GND). Пристрій працює в діапазоні вхідної напруги від 4.5В до 40В. Він оснащений внутрішнім 3A NPN силовим ключем із типовою напругою насичення 1.16В при 3A, вбудованим джерелом опорної напруги 1.23В для регульованої версії, власним споживанням 5.0 мА у робочому режимі та 80 мкА в режимі очікування, зовнішнім вимкненням через TTL/CMOS-сумісний вивід ON/OFF, поцикловим захистом від перевантаження за струмом (типово 4.5A) та тепловим захистом при перегріві.

Розпіновка та альтернативні функції

Інтерактивна розпіновка та призначення виводів корпусу TO-220-5.

Інтерактивна схема розпіновкиВерхня

LM2596: ілюстрація корпусу TO-220-5Інтерактивна розпіновка та призначення виводів корпусу TO-220-5.1: VIN2: OUTPUT3: GND5: ON/OFF4: FEEDBACK

Ілюстрація корпусу, а не механічне креслення з розмірами.

5 / 5 виводів
#Назва пінаТипТолерантність до 5VАльтернативні функції / деталі
VINpower in—
Вхід напруги живлення постійного струму (робочий діапазон від 4.5В до 40В; вимагає блокувального конденсатора з низьким ESR, розташованого впритул до мікросхеми та землі)
OUTPUTpower out—
Емітер внутрішнього силового NPN ключа на 3A (перемикається на частоті 150 кГц між ~VIN - 1.2В та спадом напруги на діоді Шотткі нижче нуля)
GNDground—
Загальний вивід схеми (земля) та тепловідвідний контакт підкладки (внутрішньо електрично з'єднаний із металевим фланцем)
FEEDBACKanalog inНі
Вивід зворотного зв'язку за напругою (контролює вихідну напругу та порівнює її з внутрішньою опорною напругою 1.23В)
ON/OFFinput onlyТак
Вхід керування вимкненням (активний низький рівень: <= 0.6В або розрив вмикає стабілізатор; >= 2.0В до 25В переводить мікросхему в режим очікування зі споживанням 80 мкА)

Основні характеристики

Параметричні характеристики

ПараметрМін.ТиповеМакс.ОдиницяУмови вимірювання
Частота генератора(fOSC)127150173kHzVIN = 12 В, IO = 0.5 А, TJ = 25°C
Опорна напруга зворотного зв'язку(VREF)1.1931.2301.267VLM2596-ADJ, VIN = 12 В, IO = 0.5 А, TJ = 25°C
Напруга насичення внутрішнього ключа(VSAT)—1.161.4VIOUT = 3.0 А, TJ = 25°C
Обмеження струму(ICL)3.64.56.9AПіковий струм ключа, TJ = 25°C
Власний струм споживання (робочий)(IQ)—5.010mAВивід зворотного зв'язку = 5 В (без генерації), TJ = 25°C
Власний струм у режимі очікування(ISTBY)—80200µAВивід ON/OFF = 5 В (режим вимкнення), TJ = 25°C
Поріг логічної одиниці входу ON/OFF(VIH)21.325VСтабілізатор вимкнено (режим очікування), TJ = 25°C
Поріг логічного нуля входу ON/OFF(VIL)-0.31.30.6VСтабілізатор увімкнено (робочий режим), TJ = 25°C
Максимальний постійний вихідний струм(IO_max)33.0—A4.5 В <= VIN <= 40 В, TJ <= 125°C за належного тепловідведення
Коефіцієнт корисної дії(eta)—82—%VIN = 12 В, VOUT = 5 В, IOUT = 3 А, TJ = 25°C

Гранично допустимі параметри

Макс. напруга живлення (VDD/VCC)45 V
Макс. вхідна напруга25 V
Макс. вихідний струм / струм піна4500 mA
Температура кристала-40 – 125 °C
Температура зберігання-65 – 150 °C
Стійкість до ESD (HBM)2000 V
Тепловий опір θJA (TO-220-5)32 °C/W
Тепловий опір θJC (TO-220-5)2 °C/W
Тепловий опір θJA (TO-263-5)36 °C/W
Тепловий опір θJC (TO-263-5)2 °C/W

Інженерні нюанси та підводні камені

Реальні апаратні застереження, обмеження розводки плати та помилки кристала, які варто знати до виготовлення.

Критично

Обов'язкове використання швидкого діода Шотткі

LM2596 вимагає встановлення швидкодіючого діода Шотткі (наприклад, 1N5822, B340A або MBR360) між виводом 2 (OUTPUT) та землею. Застосування звичайного повільного кремнієвого випрямляча (наприклад, 1N4001 або 1N5408) призводить до надмірних втрат на зворотне відновлення, перегріву, потужних індуктивних викидів напруги на виводі 2 під час закриття ключа та миттєвого виходу з ладу внутрішнього NPN транзистора.

Як уникнути

Завжди обирайте діод Шотткі з номінальним середнім прямим струмом не менше 3A (наприклад, 1N5822 або SS34) та допустимою зворотною напругою щонайменше в 1.25 раза вищою за максимальну вхідну напругу. Для живлення 24В або 36В використовуйте бар'єрний діод Шотткі на 40В або 60В з ультракоротким часом зворотного відновлення (trr < 10 нс).

Критично

Критичний високочастотний контур комутації

Високострумовий контур комутації змінного струму складається із вхідного фільтрувального конденсатора CIN, внутрішнього силового ключа (вивід 1 до виводу 2), зовнішнього діода Шотткі та виводу заземлення (вивід 3). Оскільки струм перемикається зі швидкістю до 3A за менш ніж 50 наносекунд, паразитна індуктивність доріжок друкованої плати спричиняє високочастотний дзвін, викиди напруги понад абсолютний максимум 45В та електромагнітні завади (EMI).

Як уникнути

З'єднуйте земляний вивід вхідного конденсатора, анод діода Шотткі та вивід GND мікросхеми LM2596 в одну точку з широкими полігонами низького опору. Доріжки між виводом 2, катодом діода та дроселем мають бути якомога коротшими. Відокремлюйте силову землю від чутливого вузла подільника зворотного зв'язку й з'єднуйте їх лише у зіркоподібній точці вихідної землі.

Увага

Межа стабільності за ESR вихідного конденсатора

Внутрішня компенсація контуру регулювання за напругою LM2596 покладається на еквівалентний послідовний опір (ESR) вихідного конденсатора для створення фазового випередження (нуля передавальної функції). Встановлення виключно керамічного конденсатора з ультранизьким ESR (< 10 мОм) без демпфування знижує запас за фазою, що викликає нестійкість контуру, спалахи пульсацій на виході та чутний писк дроселя.

Як уникнути

Використовуйте алюмінієві електролітичні конденсатори з низьким ESR (такі як серії Panasonic HFQ/FC або Nichicon PL, зазвичай від 180 мкФ до 680 мкФ з ESR від 30 мОм до 150 мОм) як COUT. Якщо необхідні керамічні вихідні конденсатори, додайте послідовний демпфувальний резистор (0.05 Ом - 0.1 Ом) або підключіть керамічний конденсатор 100 нФ паралельно до електролітичного.

Увага

Розсіювання потужності внутрішнім ключем при навантаженні 3A

Внутрішній біполярний NPN транзистор має напругу насичення приблизно 1.16В - 1.4В при струмі 3A. При повному навантаженні та помірному коефіцієнті заповнення ключ виділяє від 2 до 3.5 Вт у вигляді тепла. Без радіатора корпус TO-220 (тепловий опір θJA = 32°C/Вт) зазнає перегріву переходу на ΔTJ = 3.5 Вт × 32°C/Вт = 112°C вище температури довкілля, що спричиняє спрацьовування теплового захисту (TJ > 150°C).

Як уникнути

Розраховуйте потужність розсіювання мікросхеми PD = (VO × IO × VSAT) / VIN + (IQ × VIN) + динамічні втрати перемикання. Встановлюйте корпус TO-220 на зовнішній алюмінієвий радіатор із теплопровідною пастою (тепловий опір <= 10°C/Вт для постійного струму 3A) або забезпечте не менше 13 см² мідного шару (2 унції) навколо фланця TO-263.

Типові схеми ввімкнення

Понижувальний імпульсний стабілізатор LM2596 (5V / 3A)

Топологія: Імпульсний понижувальний регулятор (Buck)

Переглянути схемуВідкрити у Web CAD редакторі

Офіційна документація та першоджерела

Офіційні даташити виробників напівпровідників, описи ревізій та технічні керівництва.

DATASHEETTexas Instruments

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

Допоможіть тримати сторінку точною

Знайшли пін, корпус або параметр, що не збігається з даташитом? Повідомте про це.

Повідомити про проблему

Відкриває публічну форму на GitHub, де цю сторінку вже вказано; потрібен безкоштовний акаунт GitHub. Як працюють звіти й підтвердження

Схожі компоненти

Texas Instruments

LM7805

Фіксований лінійний стабілізатор додатної напруги 5 В, 1,5 А з внутрішнім обмеженням струму та тепловим захистом, у корпусах TO-220 і D2PAK.

Texas Instruments

TL431LP

Регульований прецизійний паралельний стабілізатор напруги з вихідною напругою від 2.495В до 36В, робочим струмом катода від 1мА до 100мА та типовим динамічним опором 0.2Ом у 3-вивідному корпусі TO-92.

Advanced Monolithic Systems

AMS1117-3.3

Лінійний LDO-стабілізатор позитивної напруги на 1 А з фіксованим виходом 3,3 В у корпусі SOT-223.

STMicroelectronics

LM317T

Регульований лінійний стабілізатор позитивної напруги від 1.2В до 37В зі струмом навантаження понад 1.5А у корпусі TO-220 з цоколівкою ADJ-OUT-IN та внутрішнім тепловим захистом.