Réglementation de tension de basculement LM2576 Analyse approfondie: un guide complet des fonctionnalités aux applications

LM2576 est un régulateur de commutation classiqueintroduit par Texas Instruments (TI). Depuis son lancement, il occupe une position importante dans le domaine de la conversion de la puissance DC. Avec sa technologie mature, ses performances stables et sa grande applicabilité, il est devenu un produit de référence dans des scénarios de débattre moyenne et de faible puissance. Ses scénarios d'application couvrent plusieurs champs tels que le contrôle industriel, l'électronique automobile, l'électronique grand public et les appareils alimentés par batterie. Grâce à cet article, les ingénieurs et les amateurs d'électronique peuvent saisir rapidement et de manière globale les connaissances pertinentes de LM2576, en fournissant des conseils clairs et pratiques pour les travaux de conception de l'alimentation électrique.

Présentation du régulateur de tension de la fin LM2576

Le LM2576 est un régulateur de tension basé sur des inductances classiquesLancé par Texas Instruments. Conçu spécifiquement pour les scénarios moyens et faibles, il dispose d'un courant de sortie maximal de 1A et est largement utilisé dans le contrôle industriel, l'électronique automobile et d'autres champs. Fonctionnant à une fréquence de commutation de 52 kHz, il réalise une efficacité de conversion de 75% -88%, offrant des avantages d'efficacité énergétique importants. La puce intègre des fonctions de protection contre les surintensités et d'arrêt thermique pour améliorer la fiabilité du système. Son circuit périphérique est simple, ne nécessitant qu'un inductance, un condensateur et une diode à fonctionner, ce qui entraîne un seuil de conception faible. Les packages comme les 220 facilitent la dissipation de la chaleur et s'adaptent à diverses exigences d'installation, ce qui en fait un choix optimal qui équilibre les performances et la facilité d'utilisation.
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LM2576+ Bom

Pinouts du régulateur de tension interfère LM2576

Prenant le package couramment utilisé à 220 (modèle LM2576T) par exemple, les fonctions de ses épingles sont indiquées dans le tableau ci-dessous:

Caractéristiques des broches et considérations de conception

Broche: La tension d'entrée doit être dans la plage spécifiée (généralement 7V-40V); Sinon, cela peut causer des dommages aux puces ou un fonctionnement anormal. Dans la conception, un condensateur de filtre approprié doit être ajouté à l'extrémité d'entrée pour réduire l'ondulation et le bruit dans la tension d'entrée.

Épingle: La précision de la tension de sortie est liée à la charge. Dans la conception du circuit de sortie, les composants tels que les inductances et les condensateurs doivent être sélectionnés raisonnablement pour s'assurer que la stabilité et l'ondulation de la tension de sortie répondent aux exigences.

Épingle de rétroaction: Cette broche est très sensible au bruit. Pendant le câblage, sa longueur doit être minimisée et il devrait éviter de traverser avec le câblage du chemin d'alimentation pour empêcher les interférences de bruit de affecter la stabilité de la tension de sortie. Pour les modèles de sortie réglable, les résistances externes doivent être des résistances de haute précision (comme une tolérance à 1%) pour assurer la précision de la tension de sortie.

Épingle marche / arrêt: Si la télécommande de l'état du commutateur de la puce n'est pas requise, cette broche peut être directement connectée à un niveau élevé (pour les modèles compatibles de haut niveau) ou à gauche flottante (selon les exigences du modèle spécifique).

Diagramme de bloc fonctionnel LM2576

La structure interne dele LM2576 principalementse compose des modules de base suivants:

Référence de tension: Fournit une tension de référence stable, servant de référence d'entrée pour l'amplificateur d'erreur.

Amplificateur d'erreur: Compare la tension de rétroaction à la tension de référence, amplifie le signal d'erreur entre elles et l'utilise pour contrôler l'état ON / OFF de l'interrupteur d'alimentation.

Oscillateur: Génère un signal d'horloge à fréquence fixe (52 kHz) pour contrôler le rythme de commutation de l'ensemble du circuit.

Interrupteur d'alimentation: Généralement, un MOSFET, qui est activé ou désactivé sous le contrôle du signal d'horloge et du signal de sortie de l'amplificateur d'erreur, permettant le transfert d'énergie et la conversion.

• Circuit de protection: Comprend des circuits de protection contre les surintensités et d'arrêt thermique pour protéger la puce dans des conditions anormales.

Son processus de travail est le suivant: Une fois la tension d'entrée échantillonnée, une tension de rétroaction est obtenue. Cette tension de rétroaction est comparée à la tension de référence dans l'amplificateur d'erreur pour générer un signal d'erreur. Le signal d'erreur est combiné avec le signal d'horloge généré par l'oscillateur pour contrôler le marcheur / désactivation de l'interrupteur d'alimentation. Lorsque l'interrupteur d'alimentation est allumé, la tension d'entrée fournit une puissance à l'inductance et se chargez à travers l'interrupteur, et l'inductance stocke l'énergie. Lorsque l'interrupteur d'alimentation est désactivé, l'inducteur libère l'énergie stockée à travers la diode en roue libre, continuant à fournir de la puissance à la charge. Grâce à ce processus de régulation en boucle fermée, la tension de sortie reste stable.

Caractéristiques LM2576

Haute efficacité:Avec une fréquence de commutation de 52 kHz, l'efficacité de conversion peut atteindre 75% à 88% dans différentes conditions de charge. Une efficacité plus élevée signifie une consommation d'énergie plus faible de la puce elle-même, réduisant ainsi les exigences de dissipation de chaleur, ce qui le rend adapté aux applications avec un espace de dissipation de chaleur limitée.
Large plage d'entrée:La plage de tension d'entrée CC est généralement de 7V-40V, et certains modèles (tels que LM2576HVT) peuvent prendre en charge jusqu'à 60 V. Cela permet l'adaptation à divers scénarios d'entrée d'alimentation, améliorant la polyvalence de la puce.
Flexibilité de sortie:Des versions de tension de sortie multiples sont disponibles, y compris les sorties fixes (3,3 V, 5V, 12V, 15V) et les sorties réglables (1,23 V-37V). Les modèles à sortie fixe peuvent être utilisés directement sans ajustements supplémentaires; Les modèles de sortie réglable permettent un réglage flexible de la tension de sortie via un réseau de résistance externe, répondant aux besoins de différents appareils.
Mécanismes de protection:Fonctions de protection et d'arrêt thermique intégrées intégrées. Lorsque le courant de sortie dépasse le seuil spécifié, le circuit de protection de surintensité s'active pour limiter le courant de sortie, empêchant les dommages à la puce en raison de surintensité. Lorsque la température de la jonction de la puce dépasse la température de réglage (généralement 125 ℃), la fonction d'arrêt thermique arrête le fonctionnement de la puce, et il reprend automatiquement après la diminution de la température, protégeant la puce contre les dommages de surchauffe.
Autres fonctionnalités:Il a de faibles caractéristiques de courant de veille. Lorsque la puce est éteinte ou sous une charge légère, la consommation d'énergie est faible, ce qui aide à prolonger la durée de vie de la batterie des appareils alimentés par batterie. De plus, certains modèles ont une capacité de synchronisation externe, permettant à la fréquence de commutation d'être synchronisée à un signal d'horloge externe, réduisant l'interférence entre différents circuits.

Applications LM2576

Le LM2576, une étape populaire - Commutation vers le bas RegulatoR de Texas Instruments, trouve diverses applications dans plusieurs industries en raison de ses performances fiables et de ses fonctionnalités flexibles.

1. Contrôle industriel

Puissance des capteurs et de l'actionneur: Dans les systèmes d'automatisation industrielle, de nombreux capteurs comme la température, la pression et les capteurs de position nécessitent des alimentations stables à basse tension. Le LM2576 peut convertir le bus de puissance industriel 24V couramment utilisé en 5V stable à 5 V ou 3,3 V pour ces capteurs. De même, les actionneurs à petite échelle tels que les solénoïdes peuvent être alimentés par la sortie régulée du LM2576.

Puissance de microcontrôleur: Les unités de contrôle industriel utilisent souvent des microcontrôleurs pour gérer et coordonner diverses opérations. Le LM2576 fournit une source d'alimentation stable, garantissant que le microcontrôleur fonctionne sans pépins causés par des fluctuations de tension.

2. Électronique automobile

Systèmes d'infodivertissement en voiture: Les appareils comme les radios de voiture, les systèmes de navigation GPS et les écrans tactiles ont besoin d'une alimentation stable. Le LM2576 peut convertir la tension de la batterie du véhicule 12V ou 24 V en niveaux de faible tension appropriés (par exemple, 5V ou 3,3 V) pour alimenter ces composants. Il peut également résister aux transitoires électriques et aux pointes de tension qui se produisent pendant le démarrage du moteur et d'autres opérations de véhicules.

Électronique du tableau de bord: Les affichages du cluster d'instruments, qui incluent les speedomètres, les jauges de carburant et les voyants d'avertissement, comptent sur une puissance stable.Le LM2576Assure un fonctionnement cohérent de l'électronique derrière ces écrans, fournissant des informations précises et fiables au conducteur.

3. Électronique grand public

Routeur et appareils réseau: Les routeurs, les commutateurs et les points d'accès sans fil nécessitent une alimentation stable pour maintenir la connectivité réseau. Le LM2576 peut convertir la tension d'entrée de l'adaptateur d'alimentation (généralement 9V - 12V) en 5V ou 3,3 V nécessaires pour les circuits internes, y compris les microprocesseurs, les puces de mémoire et les composants d'interface réseau.

SET - Boîtes supérieures: Ces appareils sont utilisés pour recevoir et décoder les signaux de télévision. Le LM2576 fournit la puissance requise à différentes sections de l'ensemble - Boîte supérieure, telles que le tuner, le décodeur et les circuits de sortie HDMI, assurant une vidéo et une lecture audio lisses.

4. Batterie - dispositifs alimentés

Dispositifs médicaux portables: Des dispositifs comme les compteurs de glucose, les moniteurs électrocardiogrammes portables (ECG) et les oxymètres d'impulsion portative fonctionnent souvent sur des batteries. Le LM2576 peut convertir la tension de la batterie (par exemple, 7,4 V d'un pack de batterie au lithium) en un 5 V ou 3,3 V stable, prolongeant la batterie avec son efficacité relativement élevée et alimentant les capteurs, les microcontrôleurs et les unités d'affichage de l'appareil.

Nœuds de capteur sans fil: Dans les applications de l'Internet des objets (IoT), les nœuds de capteur sans fil déployés dans divers environnements sont alimentés par des batteries. Le LM2576 peut descendre la tension de la batterie à un niveau approprié pour l'émetteur-récepteur radio du nœud, le microcontrôleur et les composants du capteur, permettant un fonctionnement à terme à long terme sans remplacement fréquent de la batterie.

Version de tension de sortie fixe Diagramme d'application typique

Ceci est un schéma d'application typique dele LM2576Version de tension de sortie fixe. Il faut 7 V - 40V (60V pour HV) Entrée CC non réglementée. Les composants clés comprennent le condensateur d'entrée CIN (100 μF), l'inducteur L1 (100 μh), la diode de roue libre D1 (1N5822) et le condensateur de sortie COUT (1000 μF), fournissant + 5V régulé pour une charge 3A.

Alimentation 3-A réglable de 1,2 V à 55 V avec une ondulation à faible sortie

Il s'agit d'un circuit d'alimentation 3A réglable de 1,2 - 55V à l'aide de LM2576HV - adj. Il faut une entrée DC non réglementée 55 V, avec des composants comme CIN (100 μF), L1 (150 μh), D1 (1N5822), COUT (2000μF) et R1 / R2 pour ajustement de tension. Un filtre d'ondulation en option (inducteur de 20 μH + condensateur 100 μF) réduit l'ondulation de sortie.

L'inversion de buck-boost se développe −12 V

Il s'agit d'un circuit Buck - Boost inverseur à l'aide de LM2576HV - adj. Il faut +12 à + 45 V entrée CC non réglementée. Des composants comme CIN (100 μF), L1 (68 μh), D1 (1N5822) et COUT (2200 μF) fonctionnent avec la puce pour générer une sortie régulée - 12V à 0,7A, permettant une inversion et une régulation de tension.

Comment utiliserLM2576?

1. Analyse des exigences

Tout d'abord, déterminez la plage de tension d'entrée, la valeur de tension de sortie et le courant de charge maximum. Par exemple, si la tension d'entrée varie de 7V à 40V et que vous avez besoin d'une sortie 5V stable avec un courant de charge maximum de 1A, sélectionnez le modèle LM2576 approprié. Des modèles de sortie fixes comme LM2576T - 5.0 peuvent être choisis pour des applications simples; Pour les besoins de sortie réglables, la version réglable est plus appropriée.

2. Sélection des composants

• Inducteur: En fonction des tensions d'entrée et de sortie et de la fréquence de commutation à 52 kHz, calculez la valeur d'inductance requise. Habituellement, une inductance de 33 μH est un choix courant, mais s'assure que son courant de saturation dépasse le courant de sortie maximal et a une faible résistance à courant continu.

• Condensateurs: Sélectionnez les condensateurs d'entrée et de sortie en fonction des exigences Ripple. Le condensateur d'entrée C1 combine souvent un condensateur électrolytique de 10 μF et un condensateur en céramique de 0,1 μF pour filtrer le bruit d'entrée. Le condensateur de sortie C2 utilise un condensateur électrolytique de 100 μF et un condensateur en céramique de 0,1 μF pour réduire l'ondulation de sortie.

• DIODE DE ROURES: Choisissez une diode appropriée comme 1N5822. Sa tension de panne inversée doit être supérieure à la tension d'entrée maximale, et la cote de courant avant doit répondre à la demande de courant de sortie.

3. Conception du circuit et disposition des PCB

Dessinez un schéma de circuit détaillé selon le circuit d'application typique. Lors de la disposition du PCB, séparez le chemin d'alimentation du chemin du signal. Le chemin de puissance doit être court et épais pour réduire la résistance et l'inductance. Utilisez une mise à la terre à un point ou un plan de sol pour une mise à la terre fiable. Pour - 220 packages, réservez suffisamment d'espace pour les dissipateurs de chaleur en applications élevées.

4. Débogage et test

Après avoir fabriqué le prototype, testez la tension de sortie, l'ondulation et l'efficacité. Si la tension de sortie est instable ou si l'ondulation est trop grande, vérifiez les connexions des composants, les valeurs des composants et la disposition des PCB pour d'éventuelles sélections d'interférence ou incorrectes et effectuez des ajustements en temps opportun.

Dépannage des problèmes communs

Ondulation de sortie excessive: Cela peut être causé par une capacité de condensateur de sortie insuffisante, un type de condensateur inapproprié ou un câblage 不合理. Essayez d'augmenter la capacité du condensateur de sortie, en utilisant des condensateurs avec une faible résistance en série équivalente (ESR), ou optimiser le câblage pour raccourcir la longueur des chemins de puissance et des chemins de signal.
Tension instable: Cela peut résulter de l'interférence dans le circuit de rétroaction, une mauvaise sélection d'inductances ou de condensateurs, ou une fluctuation excessive de la tension d'entrée. Vérifiez si le câblage de la broche de rétroaction est raisonnable, remplacez par des inductances et condensateurs appropriés, ou ajoutez un circuit de filtre à l'extrémité d'entrée pour stabiliser la tension d'entrée.
Faible efficacité: Cela peut être causé par une chute de tension directe excessive de la diode en roue libre, une résistance à CC excessive de l'inductance ou une résistance excessive sur le transistor de commutation. Utilisez des diodes Schottky avec une faible chute de tension vers l'avant, des inductances avec une faible résistance DC, ou vérifiez si la puce fonctionne à la fréquence de commutation normale.

Équivalents pour LM2576

LM1117
Type et mode de régulation de tension: faible dépôt de département du régulateur linéaire (LDO). Il stabilise la tension de sortie en ajustant la chute de tension des transistors internes. Par rapport aux régulateurs de commutation, il a une ondulation de tension de sortie plus petite.
Tension de sortie: disponible dans diverses versions de tension de sortie fixe, telles que 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V, etc. Il existe également une version réglable, qui peut régler la tension de sortie à travers des résistances externes, avec la plage de tension de sortie généralement autour de 1,25 V - 5V.
Courant de sortie: le courant de sortie typique est de 800 mA et certaines versions améliorées peuvent atteindre 1a. Il convient aux circuits sensibles au bruit de puissance et avec un petit courant de charge, tels que les systèmes de microcontrôleur et les circuits audio.
Caractéristique de tension de dépôt: la tension de dépôt est faible, généralement autour de 1,2 V sous pleine charge. Son efficacité est supérieure à celle des régulateurs linéaires ordinaires mais inférieurs à celui des régulateurs de commutation.
CS51411
Type et mode de régulation de tension: il appartient aux régulateurs de commutation, en utilisant généralement PWM (modulation de largeur d'impulsion) pour ajuster la tension de sortie, qui peut atteindre une efficacité de conversion élevée.
Tension de sortie: la plage réglable de tension de sortie est large, qui peut répondre à diverses exigences de tension et s'adapter à des scénarios de conception d'alimentation plus complexes.
Courant de sortie: il a une forte capacité de courant de sortie et peut fournir une grande capacité de conduite de charge, adaptée aux circuits avec des besoins élevés.
Autres caractéristiques: généralement intégrées aux fonctions de protection multiples, telles que la protection contre les surintensités, la protection contre la surtension et la protection des surélevées. Il peut également avoir une capacité de réponse transitoire rapide pour faire face à des changements rapides de charge.
LM723
Mode de régulation de type et de tension: Il s'agit d'un régulateur de tension linéaire à usage général, qui peut être utilisé comme régulateur de tension positif ou un régulateur de tension négatif grâce à une configuration de circuit externe approprié. Il stabilise la tension de sortie au moyen d'une amplification d'erreur et d'un contrôle de rétroaction.
Tension de sortie: la plage de réglage de la tension de sortie est large, de 2 V à 37 V, et la tension de sortie peut être définie de manière flexible à travers un réseau de résistance externe.
Courant de sortie: sa propre capacité de courant de sortie est limitée, généralement autour de dizaines de milliampères, mais il peut étendre le courant de sortie en connectant les transistors de puissance externes pour entraîner des charges plus grandes.
Scénarios d'application: En raison de sa flexibilité, il est souvent utilisé dans les alimentations de laboratoire, l'équipement de contrôle industriel et d'autres occasions qui ont certaines exigences pour la précision de la régulation de la tension et n'ont pas de courant de charge particulièrement important.
LM7912
Type et mode de régulation de tension: régulateur de tension négatif fixe à trois terminaux. Il peut convertir la tension CC d'entrée en une tension de sortie stable -12V et maintenir la tension de sortie stable à travers le réglage des circuits internes.
Tension de sortie: sortie fixe de -12V, non réglable.
Courant de sortie: le courant de sortie maximal est généralement 1A, ce qui peut répondre à certains circuits qui nécessitent une alimentation négative et ont une demande de courant dans cette plage, telles que l'offre électrique négative d'amplificateurs opérationnels.
Scénarios d'application: Souvent utilisé dans des appareils électroniques qui ont besoin d'alimentation stable -12V, tels que les circuits d'amplificateur de puissance audio, pour fournir une alimentation négative pour les puces connexes.

LM2576Informations sur les forfaits

Le LM2576 est disponible dans plusieurs types de packages principaux:

Package à 220 (LM2576T): Il s'agit d'un emballage à travers le trou courant avec de bonnes performances de dissipation de chaleur, adaptées au refroidissement via un dissipateur thermique. Sa disposition de broches est claire, facilitant le soudage manuel et l'installation.

Package à 263: Un ensemble de montage en surface, idéal pour la production automatisée. Il occupe moins d'espace PCB mais a des performances de dissipation de chaleur légèrement inférieures par rapport au package à 220.

Différents packages ont des paramètres de résistance thermique variables. La résistance thermique à la jonction à ambiance de l'ensemble TO-220 est généralement d'environ 60 ° C / W (sans dissipateur thermique), ce qui peut être considérablement réduit en ajoutant un dissipateur thermique. Lors de la conception d'une solution thermique, la taille et le type appropriés de dissipation thermique doivent être sélectionnés en fonction de la consommation électrique de la puce et de la température ambiante de fonctionnement pour garantir que la température de la jonction de la puce reste dans la plage spécifiée.

Fiche technique LM2576

LM2576 Datasheet.pdf

Conclusion

En conclusion,le LM2576Se présente comme une solution intemporelle et fiable dans le domaine de la régulation de tension descendante, de l'équilibrage de l'efficacité, de la polyvalence et de la facilité de conception. Sa large gamme d'entrée, ses options de sortie flexibles et ses mécanismes de protection robustes en font un aliment de base dans diverses applications, du contrôle industriel à l'électronique automobile et grand public.
Que vous soyez un ingénieur concevant un module d'alimentation compact ou un prototypage de passionné d'un appareil alimenté par batterie, en comprenant ses fonctionnalités, ses principes de travail et ses nuances de conception déverrouille son plein potentiel. Alors que les nouveaux régulateurs peuvent offrir des fréquences plus élevées ou des empreintes de pas plus petites, le LM2576 reste un choix incontournable pour ses performances et l'accessibilité éprouvées.
En tirant parti des idées de ce guide - de la sélection des composants à la disposition des PCB - vous pouvez exploiter ses capacités pour construire des systèmes d'alimentation stables et efficaces. À mesure que la technologie évolue, l'héritage du LM2576 perdure, un témoignage de sa valeur durable dans la gestion de l'alimentation.