開關(guān)電源實訓論文

1、編號： 開關(guān)電源技術(shù)實訓論文說明書 題 目： 反激式開關(guān)電源制作反激式開關(guān)電源制作 院 （系）： 信息與通信學院 專 業(yè)： 電子信息工程 學生姓名： 學 號： 指導教師： 2014 年 1 月 2 日桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 0 頁 共 1 頁 摘要本實驗設計的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，主要采用交流-直流-交流-直流（AC-DC-AC-DC）變換技術(shù)。即將 220V、50HZ 的交流電（市電）轉(zhuǎn)換成 12V 的直流電輸出，中間經(jīng)過濾波整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)過 25W、12V 反激式變換器整合成交流電，以提高變換效率，再經(jīng)濾波整流電路轉(zhuǎn)換成 12V 直流輸出，最終得到直流電。其中用

2、SD4870 芯片控制輸出電壓的占空比 D，采用降壓式斬波方式電路，即非隔離的交換方式，調(diào)節(jié)輸入輸出之間一定電流通道，電感平均電流：IL=I0/1-D,調(diào)占空比可調(diào)節(jié) 12V 直流電壓輸出?？偟脑硎?在交流-直流電壓變換器功能的中間接入直流-交流電路的結(jié)構(gòu)，以增大轉(zhuǎn)換效率。其主要優(yōu)越性是變換效率高，可高達70%95%，除此之外，開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性還表現(xiàn)有：功耗小、穩(wěn)壓范圍寬、體積小、重量輕、安全可靠等而被人們廣泛使用。關(guān)鍵字：AC-DC-AC-DC；反激式變換器；整流濾波；負反饋回路；占空比桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 1 頁 共 14 頁 AbstractThe experi

3、mental design of switching power supply circuit, the main AC - DC - AC - DC (AC-DC-AC-DC) conversion technology. Is about 220V, 50HZ AC (mains) into 12V DC output, intermediate filtered rectifier circuit to convert direct current, through 25W, 12V flyback converter integrated into the AC, in order t

4、o improve conversion efficiency, and then filtered rectifier circuit converted to 12V DC output, and ultimately get DC. Which control the output voltage with the SD4780 chip duty cycle D, the use of step-down chopper circuit, that is, non-isolated exchange, regulating certain current between input a

5、nd output channels, the average inductor current: IL = I0/1-D, adjust the duty cycle adjustable 12V DC voltage output. General principle is: the AC - DC converter function in the middle of access DC - AC circuit structure to increase the conversion efficiency. Its main advantages are high conversion

6、 efficiency can be as high as 70% to 95%, in addition to the advantages of switching power supply is also reflected are: power consumption, wide voltage range, small size, light weight, safe and reliable etc. are widely used. key words: AC-DC-AC-DC; flyback converter; rectifier filter; feedback loop

7、; duty桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 2 頁 共 14 頁 目錄摘要.1ABSTRACT.2引言.11 開關(guān)電源概述.11.1 開關(guān)電源發(fā)展歷史.11.2 開關(guān)電源的應用.22 LM2596 的基本知識.22.1 LM2596 芯片.22.2 LM2596 的特性.32.2.1 典型應用（固定輸出）.32.2.2 電氣特性（所有輸出）.32.2.32.2.3 測試電路及其布線方案（固定輸出）測試電路及其布線方案（固定輸出）.42.2.42.2.4 測試電路及其布線方案（輸出可調(diào)）測試電路及其布線方案（輸出可調(diào)）.43 LM2596 的固定輸出調(diào)節(jié)器設計實例.53.1 固定輸出調(diào)

8、節(jié)器的設計步驟.53.2 固定輸出調(diào)節(jié)器設計實例.64 LM2596 的可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器設計實例.84.1 可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的設計步驟.84.2 可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的設計實例.95 結(jié)論.13謝辭.14參考文獻.15桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 0 頁 共 15 頁 引言隨著數(shù)字化進程的不斷推進，開關(guān)電源越來越廣泛的應用在各個領(lǐng)域之中。任何電子設備使用的電源大致分線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類。所謂線性穩(wěn)壓電源就是其調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，這種穩(wěn)壓電源的最主要缺點就是變換效率低，一般只有 35%60%左右。開關(guān)穩(wěn)壓電源的開光管工作在開關(guān)狀態(tài)，其主要優(yōu)越性就是變換效率高，可高達 70%95

9、%，除此之外，開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性還表現(xiàn)有：功耗小、穩(wěn)壓范圍寬、體積小、重量輕、安全可靠等而被人們廣泛使用。LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和 負載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有 3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為 150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需 4 個外接元件，可以使用通用的標準電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地 簡化了開關(guān)電源電路的設計。 在開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的交流電壓在 150250

10、V 范圍內(nèi)變化時，都能達到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在 2%以下，而且在輸入電源發(fā)生變化時，始終能保持穩(wěn)壓電路的高效率。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源能適用于市電電壓波動比較大的地區(qū)。開關(guān)穩(wěn)壓電源可將市電輸入的交流電壓直接整流，再通過高頻變壓器獲得各組不同交流電壓，這樣就可省去笨重的工頻變壓器，從而節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，使電源的體積大大縮小，重量減輕。開關(guān)穩(wěn)壓電源的主要問題是電路比較復雜，輸出電壓的紋波比較大，瞬態(tài)響應差等，因此，開關(guān)電源的應用也受到一定限制。1 開關(guān)電源概述1.1 開關(guān)電源發(fā)展歷史開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開

11、關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制 IC 和功率開關(guān)器件（如 MOS-FET）等構(gòu)成。簡單的說：就是開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源把直流電源或交流電源通過它可以獲得一個穩(wěn)定的直流電壓源。它具有效率高，輸出電壓穩(wěn)定，交流紋波小，體積小和重量輕的許多優(yōu)點。獲得廣泛使用。 高頻開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻開關(guān)電源、小型化、使開關(guān)電源到更廣闊的應用領(lǐng)域,尤其是在高技術(shù)領(lǐng)域的應用,促進高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、光。另一個開關(guān)電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源和保護環(huán)境,具有重要的意義。桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 1 頁 共 15 頁 噪音和紋波：附加在直流輸出信號上的交流電壓和高頻尖峰信號的峰

12、值。用示波器測量其紋波幅值，通常是以 mv 度量。1.2 開關(guān)電源的應用隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)應用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，電子設備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。任何電子設備都離不開可靠的電源，它們對電源的要求也越來越高。開關(guān)電源就是在這種情況下發(fā)展起來的一種小型電源。它具有體積小、重量輕、頻率高、成本低、效率高等一系列優(yōu)點。同時，由于它的線路簡單，可靠性高，而被廣泛地應用于航空、航天和電子計算機等方面。 開關(guān)電源就是通過控制開關(guān)管進行高速的導通與截止，將直流電轉(zhuǎn)換為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。開關(guān)電源大體可以分為隔離和非隔

13、離兩種，隔離型的必定有開關(guān)變壓器，而非隔離的未必一定有。開關(guān)電源的工作原理是：交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；通過高頻 PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管，將那個直流加到開關(guān)變壓器初級上；開關(guān)變壓器次級感應出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負載；輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制 PWM 占空比，以達到穩(wěn)定輸出的目的。 傳統(tǒng)的開關(guān)電源普遍采用電壓型脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，而近年電流型 PWM 技術(shù)得到了飛速發(fā)展。相比電壓型 PWM，電流型 PWM 具有更好的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性也得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力使控制電路變得簡單可靠。電流型 PWM

14、集成控制器已經(jīng)產(chǎn)品化，極大推動了小功率開關(guān)電源的發(fā)展和應用，電流型 PWM 控制小功率電源已經(jīng)取代電壓型 PWM 控制小功率電源。Unitrode 公司推出的 UC3842 系列控制芯片是電流型 PWM 控制器的典型代表。2 LM2596 的基本知識2.1 LM2596 芯片LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有 3.3V、5V、12V,可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器

15、件只需4 個外接元件，可以使用通用的標準電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設計。其封裝形式包括標準的 5 腳 TO-220 封裝（DIP）和 5 腳 TO-263表貼封裝（SMD） 。該器件還有其他一些特點：在特定的輸入電壓和輸出負載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在15%的范圍內(nèi)；可以用僅 桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 2 頁 共 15 頁 80A 的待機電流， 實現(xiàn)外部斷電；具有自我保護電路（一個兩級降頻限流保護和一個在異常情況下斷電的過溫完全保護電路） 2.2 LM2596 的特性LM2596 的特點：3.3V、5V

16、、12V 的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出。可調(diào)輸出電壓范圍 1.2V37V4%；輸出線性好且負載可調(diào)節(jié)；輸出電流可高達 3A；輸入電壓可高達 40V； 采用 150KHz 的內(nèi)部振蕩頻率，屬于第二代開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，功耗小、效率高；低功耗待機模式，IQ 的典型值為 80A；TTL 斷電能力；具有過熱保護和限流保護功能；封裝形式：TO-220（T）和 TO-263（S） ；外圍電路簡單，僅需 4 個外接元件，且使用容易購買的標準電感。LM2596 的應用領(lǐng)域有高效率降壓調(diào)節(jié)器，單片開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，正、負電壓轉(zhuǎn)換器。 2.2.12.2.1 典型應用（固定輸出）典型應用（固定輸出） 圖 1 固定輸出開關(guān)

17、電源 穩(wěn)壓范圍寬，在開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的交流電壓在 150250V 范圍內(nèi)變化時，都能達到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在 2%以下，而且在輸入電源發(fā)生變化時，始終能保持穩(wěn)壓電路的高效率。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源能適用于市電電壓波動比較大的地區(qū)。體積小、重量輕，開關(guān)穩(wěn)壓電源可將市電輸入的交流電壓直接整流，再通過高頻變壓器獲得各組不同交流電壓，這樣就可省去笨重的工頻變壓器，從而節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，使電源的體積大大縮小，重量減輕。桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 3 頁 共 15 頁 安全可靠，開關(guān)穩(wěn)壓電路一般都具有自動保護電路，當穩(wěn)壓電路、高頻電路和負載等出現(xiàn)故障或短路時，能自動切斷電源

18、，保護功能靈敏可靠。2.2.22.2.2 電氣特性（所有輸出）電氣特性（所有輸出）電氣特性（所有輸出）說明：標準字體對應的項目適合于 TJ=25時，帶下劃線的粗斜體字對應的項目適合于整個溫度范圍。除非特別說明，VIN=12V 對應于 LM25963.3、LM25965.0、LM2596ADJ，VIN=24V 對應于 LM259612. ILOAD=500mA。 典型值是指在 25下的數(shù)值，代表最常見的情況。所有的極限參數(shù)都必須適合于室溫（用正常字體表示）和極限溫度（用帶下劃線的粗斜體字表示） ，所有室溫下的極限參數(shù)都是經(jīng)過測試得出的，所有的極限溫度下的極限參數(shù)都可以通過使用相關(guān)的標準靜態(tài)質(zhì)量控

19、 制方法來加以保證。二極管、電感、輸入和輸出端的電容以及調(diào)節(jié)輸出電壓的電阻等外接元件可能會影響開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)性能。當 LM2596 用在如圖 1 所示測試電路中時，其系統(tǒng)性能如電氣特性中系統(tǒng)參量所示。當?shù)诙夒娏鳂O限功能啟動時，開關(guān)頻率會有所下降，下降的程度取決于過電流的嚴重程度。輸出管腳不連接電感、電容或二極管。把反饋管腳和輸出管腳斷開，把反饋管腳連到 0V，以強制輸出開關(guān)晶體管導通。把反饋管腳和輸出管腳斷開，把反饋管腳連到12V（當 VOUT=3.3V、5V 或 ADJ 時）或 15V（當 VOUT=12V 時） ，以強制輸出開關(guān)晶體管截止。VIN=40V 環(huán)境熱阻（不外加散熱片）是指

20、TO-220 封裝的 LM2596 垂直焊接在覆蓋有面積約為 1 平方英寸銅箔的 PCB 上所對應的值。TO-263 封裝的 LM2596 垂直焊接在覆蓋有面積約為 0.5 平方英寸銅箔的單面 PCB 上所對應的環(huán)境熱阻。TO-263 封裝的 LM2596 垂直焊接在覆蓋有面積約為 2.5 平方英寸銅箔的單面 PCB上所對應的環(huán)境熱阻。TO-263 封裝的 LM2596 垂直焊接在覆蓋有面積約為 3 平方英寸銅箔的雙面 PCB 上所對應的環(huán)境熱阻，而 PCB 的另一面覆蓋有面積約為 6 平方英寸銅箔。LM2596T-3.3, LM2596T-5.0, LM2596T-12， LM2596T-A

21、DJ 為 TO-220 封裝（DIP） ； LM2596S-3.3, LM2596S-5.0,LM2596S-12， LM2596S-ADJ 為 TO-263 封裝（SMT） 。 2.2.32.2.3 測試電路及其布線方案（固定輸出）測試電路及其布線方案（固定輸出） 桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 4 頁 共 15 頁 圖 2 紋波濾波電路2.2.42.2.4 測試電路及其布線方案（輸出可調(diào)）測試電路及其布線方案（輸出可調(diào)） 圖 3 輸出可調(diào)標準測試電路注：反饋線要遠離電感，電路中的粗線一定要短，最好用地線屏蔽，調(diào)節(jié)輸出電壓的電阻 R1、R2 要靠近 LM2596 的 4 腳。在開關(guān)

22、調(diào)節(jié)器中，PCB 版面布局圖非常重要，開關(guān)電流與環(huán)線電感密切相關(guān)，由這種環(huán)線電感所產(chǎn)生的暫態(tài)電壓往往會引起許多問題。要使這種感應最小、地線形成回路，圖中所示的粗線部分在 PCB 板上要印制得寬一點，且要盡可能地短。為了取得最好的效果，外接元器件要盡可能地靠近開關(guān)型集成電路，最好用地線屏蔽或單點接地。 最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器，如果所用電感是磁芯開放式的，那么，對它的位置必須格外小心。如果電感通量和敏感的反饋線相交叉，則集成電路的地線及輸出端的電容 COUT 的連線可能會引起一些問題。在輸出可調(diào)的方案中，必須特別注意反饋電阻及其相關(guān)導線的位置。在物理上，一方面電阻要靠近 IC，另一方面相關(guān)的連

23、線要遠離電感，如果所用電感是磁芯開放式的，那么，這一點就顯得更加重要。 3 LM2596 的固定輸出調(diào)節(jié)器設計實例3.1 固定輸出調(diào)節(jié)器的設計步驟 條件：VOUT=3.3（或 5、或 12）V,VIN（max）為最大直流輸入電壓,ILOAD（max）為最大負載電流 步驟如下：1電感的選擇（L1） ；A.要根據(jù)圖 4、圖 5 和圖 6 所示的數(shù)據(jù)選擇電感的適當值桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 5 頁 共 15 頁 （分別對應輸出電壓為 3.3V、5V 和 12V） ，對于所有的其他輸出電壓的情況，請看輸出可調(diào)的調(diào)節(jié)器的設計步驟。B.在圖 4、圖 5 和圖 6 上，由最大輸入電壓線和最大

24、負載電流線的交叉區(qū)域確定電感的值，每一個區(qū)域都對應一個電感值和一個電感代號（LXX） 。C.從表 3 的四個廠家所列的產(chǎn)品號中選擇一個合適的電感，最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器。2.輸出電容的選擇（COUT） ；在大多數(shù)的應用中，低等效電阻（Low ESR）的電解電容值在 82F 到 820F 之間，而低等效電阻（Low ESR）鉭電容值在 10F 到470F 之間效果最好。電容應該靠近 IC，同時，電容的管腳要短，連接的銅線也要短，電容值不要大于 820F。為了簡化電容選擇步驟，請參閱表 1 的電容快速選擇，這個表包含了最好的設計方案所需的不同的輸入電壓、輸出電壓、負載電流、不同的電感和輸出電容

25、。電解電容的耐壓至少應是輸出電壓的 1.5 倍，為了得到紋波更低的輸出電壓，需要更高耐壓值的電容器。3.吸納二極管的選擇（D1） ；吸納二極管的最大承受電流能力至少要為最大負載電流的 1.3 倍，如果設計的電源要承受連續(xù)的短路輸出，則吸納二極管的最大承受電流能力要等于 LM2596 的極限輸出電流。對吸納二極管來說，最壞的情況是過載或輸出短路。吸納二極管的反向耐壓至少要為最大輸入電壓的 1.25 倍。吸納二極管必須是快恢復的且必須靠近 LM2596，此二極管的管腳要短，連接的銅線也要短。由于所需的二極管開關(guān)速度快、正向壓降低，所以，肖特基二極管是首選，同時，它的性能和效率都很好，特別是在低輸出

26、電壓情況下更是如此。使用超快恢復或高效整流二極管效果也很好。超快恢復二極管的典型恢復時間為 50ns 或更快，像 IN5400 系列的整流二極管速度很慢，通常不用。4.輸入電容的選擇（CIN）為了防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，在輸入端和地之間要加一個低等效電阻的鋁或鉭電容作為旁路電容，這個電容要靠近 IC。輸入電容電流的均方根值至少要為直流負載電流的一半。要確保所選的電容的這個參數(shù)不能低于直流負載電流的一半。幾個不同的鋁電解電容的典型均方根電流值所對應的曲線所示。對鋁電解電容，其耐壓值要為最大輸入電壓的 1.5 倍。必須注意的是，如果使用了鉭電容，則它的耐壓要為輸入電壓的 2 倍，推薦使用生產(chǎn)

27、廠家測試過浪涌電流的電容。使用瓷片電容為輸入旁路電容時要特別小心，因為這可能會在輸入腳處引起非常嚴重的噪聲。 3.2 固定輸出調(diào)節(jié)器設計實例條件：VOUT=5V，VIN（max）=12V，ILOAD（max）=3A 步驟如下： 1. 電感的選擇（L1）A、按圖 5 所示的電感選擇方法選擇輸出為 5V 時的電感。B、由圖 5 可見，電壓為 12V 的水平線和電流為 3A 的垂直線的交叉區(qū)域所對應的電感桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 6 頁 共 15 頁 值為 33H，代號為 L40。C、所需的電感值為 33H，從表中 L40 那行所列的 4 個廠家的電感序列號中選擇一個電感（通常，表貼

28、和直插的電感都有） ，最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器。 2. 輸出電容的選擇（COUT） 。A、從表 1 所示的快速設計器件選擇中，先選擇輸出電壓為 5V 的那幾行，在負載電流列中，選擇一條與你應用中所需電流最接近的一條電流線，在本例中，選擇 3A 的電流線。在最大輸入電壓列中，選擇一條與你應用中所需輸入電壓最接近的一條電壓線，在本例中，選擇 15V 所對應的電壓線。在這條線上所列的就是使用效果最好的電感和電容。B、輸出電壓為 5V 時，則電容的耐壓至少應為7.5V 或更高。但是，即使在低等效電阻下和開關(guān)級，220F/10V 的鋁電解電容也會產(chǎn)生大約 225 的等效阻抗，這么大的等效電阻會在輸出端

29、產(chǎn)生相對高的輸出紋波電壓。要把紋波電壓降到輸出電壓的 1%或更低，就需要選擇一個耐壓（低等效電阻的）更高或容值更高的電容。一個 16V 或 25V 的電容幾乎可以把紋波電壓降到原來的一半。3吸納二極管的選擇（D1） 。參考表 4，在這個例子中，5A/20V 的肖特基二極管IN5823 可以產(chǎn)生很好的效果，而且，在輸出短路的情況下，也不會過載。 4輸入電容的選擇（CIN） 。輸入耐壓和電流均方根是輸入電容的重要參數(shù)。如果輸入電壓是 12V，那么，鋁電解電容的耐壓要大于 18V（1.5VIN） ，下一個更高的電容耐壓值為 25V。在調(diào)節(jié)器中輸入電容的電流均方根大約是直流負載電流的一半，在本例中，負

30、載電流為 3A，那么，輸入電容的電流均方根至少為 1.5A，利用圖 8 所示的曲線圖可以選擇合適的電容。在曲線圖中，35V 的電壓線所對應的電流均方根值大于1.50A 的電容為 680F，于是，我們就可以選出一個 680F/35V 的電容。對于選擇直插元件的設計，680F/35V 的電解電容就足夠了，其他種類或其他廠家的電容可以用來提供足夠的均方根紋波電流。對于選擇表貼元件的設計，可以選用固態(tài)鉭電容，但是，要注意的是，必須測試電容的浪涌電流值。AVX 公司的 TPS 系列及 VISHAY 公司的593D 系列的器件的浪涌電流值都經(jīng)過測試了。桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 7 頁 共

31、15 頁 表 1 LM2596 固定輸出快速設計器件選擇表4 LM2596 的可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器設計實例4.1 可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的設計步驟條件：VOUT 為可調(diào)節(jié)的輸出電壓，VIN（max）為最大直流輸入電壓，ILOAD（max）為最大負載電流，F(xiàn)=開關(guān)頻率（為固定值 150KHz） 步驟如下： 1 1輸出電壓值的計算（即選擇圖 3 中的 R1 和 R2）利用以下的公式來選擇適當?shù)碾娮柚?，這里的 VREF=1.23V，在 240 和 1.5K 之間為 R1 選擇一個適當?shù)淖柚?。低阻值使敏感的反饋腳的噪聲容限降到最小（選用精度為 1%金屬膜電阻，可以使溫度系數(shù)降低，隨時間的穩(wěn)定度最好） 。 2.2.

32、電感的選擇（L1L1） A.A. 可以通過以下的公式計算電感電壓與微秒的乘積 ET 其中 VSAT 為內(nèi)部開關(guān)飽和電壓，且 VSAT=1.16V VD 為二極管正向壓降，VD=0.5V。 B.B. 用前面公式中所得的 ET 的值，從圖 7 的縱坐標上找一個相匹配的電感序號。在橫坐標上選一個最大的負載電流。 桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 8 頁 共 15 頁 C.C. 由 ET 值和最大的負載電流值的交叉處確定一個電感區(qū)域，每個區(qū)域都由一個電感值和一個電感序號 （LXX）表征。D.D. 從表 3 所列的 4 個生產(chǎn)廠家的元件號中選一個適當?shù)碾姼?，最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器。 3.3.

33、 輸出電容的選擇（COUTCOUT） A.A. 在大多數(shù)的使用中，使用 82F820F 之間的低等效電阻（LowLow ESRESR）的電解電容或固態(tài)鉭電容效果最好，電容要靠近 IC，管腳要短，連接的銅線要短。不要使用大于 820F 的電容。 B.B. 為了簡化電容選擇步驟，請參閱表 3 所示的電容快速選擇，這個表包含了最好的設計方案所需的不同的輸出電 壓和輸出電容。C.C. 電容的耐壓至少應是輸出電壓 1.5 倍，有時，為了得到紋波低的輸出電壓需要更高的電容耐壓值。 4.4. 前饋電容（CFF，見圖 3） 當輸出電壓大于 10V 時，就需要一個補償電容，這個電容的典型值在 100pF33nF

34、 之間，同時，與輸出電壓設置電阻 R2 并聯(lián)。對于高輸出電壓、低輸入-輸出電壓時和/或低等效電阻的輸出電容等情況，這個電容可以使電路格外穩(wěn)定，如固態(tài)鉭電容。這個電容可以是瓷片電容、塑膠或云母電容等（因為 Z5U/Y5V 瓷片電容性能不穩(wěn)定，所以建議不要使用這種電容） 。 5.5. 吸納二極管的選擇（D1D1） A.A. 吸納二極管的最大承受電流能力至少要為最大負載電流的 1.3 倍，如果設計的電源要承受連續(xù)的短路輸出，則吸納二極管的最大承受電流能力要等于 LM2596 的極限輸出電流。對吸納二極管來說，最壞的情況是過載或輸 出短路。 B.B. 吸納二極管的反向耐壓至少要為最大輸入電壓的 1.2

35、5 倍。 C.C. 吸納二極管必須是快恢復的且必須靠近 LM2596，此二極管的管腳要短，連接的銅線也要短。由于所需的二極管開關(guān)速度快、正向壓降低，所以，肖特基二極管是首選，同時，它的性能和效率都很好，特別是在低輸出電壓情況下更是如此。使用超快恢復或高效整流二極管效果也很好，但是，一些有突然關(guān)斷性能的這種器件可能會引起不穩(wěn)定或電磁感應的問題。超快恢復二極管的典型恢復時間為 50ns 或更快，但 IN5400 系列的整流二極 管速度很慢，通常不用。 6.6. 輸入電容的選擇（CINCIN） 為了防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，在輸入端和地之間要加一個低等效電阻（LowLow ESRESR）的鋁或鉭

36、電容作為 旁路電容，這個電容要靠近 IC。另外，輸入電容電流的均方根值至少要為直流負載電流的一半。要確保所選的電容的這個參數(shù)不能低于直流負載電流的一半。幾個不同的鋁電解電容的典型均方根電流值所對應的曲線如圖 8 所示。對鋁電解電容，其耐壓值要為最大輸入電壓的 1.5 倍且要靠近 IC。必須注意的是，如果使用了鉭電容，則推薦使用生產(chǎn)廠家測試過浪涌電流的電容。使用電介質(zhì)固定的瓷片電容為輸入旁路電容時要特別小心，因為這可能會在輸入腳處引起非常嚴重的噪聲。4.2 可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的設計實例條件：VOUT=20V，VIN（max）=28V，ILOAD（max）=3A，F(xiàn)=開關(guān)頻率（為固定值桂林電子科技大學

37、實訓（論文）報告用紙 第 9 頁 共 15 頁 150KHz） 步驟如下：1、輸出電壓值的計算（即選擇圖 3 中的 R1 和 R2）選擇精度為 1%的 1K 的電阻R1，來計算 R2：R2=1K（16.26-1）=15.26K，接近于精度為 1%的 15.4K，所以，取 R2=15.4K。2、電感的選擇（L1）A.可以通過以下的公式計算電感電壓與微秒的乘積 ET B. ET=34.2（Vs）C. ILOAD（max）=3A D.由圖 7，34（Vs）的水平線和 3A 的垂直線的交叉處所確定的電感為47H，電感代號為 L39。E.如表 3 所示，在 L39 所在的行中，選擇一個電感器件號，最好使

38、用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器。3、輸出電容的選擇（COUT） A.從表 2 所示的快速設計器件選擇中，先選擇一個輸出電壓列，在輸出電壓列中，選擇一條與你應用中所需電壓最接近的一條電壓線，在本例中，選擇 24V 的電壓線。B.輸出電壓為 20V 時，則電容的耐壓至少應為 30V 或更高。在本例中，35V 或 50V 的電容都可使用。如果需要低的輸出紋波電壓時，也可以選擇 50V。只要與表 2 中所列的相近，則其它廠家的低 ESR 電容也可以使用。4、前饋電容（CFF） ，在本例中，需要一個 560pF 的電容。5、吸納二極管的選擇（D1） 。參考表 4，在這個例子中，5A/40V 的肖特基二極管IN58

39、25 可以產(chǎn)生很好的效果，而且，在輸出短路的情況下，也不會過載。 6、輸入電容的選擇（CIN） 輸入耐壓和電流均方根是輸入電容的重要參數(shù)。如果輸入電壓是 28V，那么，鋁電解電容的耐壓要大于 42V（1.5VIN） ，既然下一個更高的電容耐壓值為 50V，那么，就要使用一個 50V 的電容。使用電容耐壓值是一種保守的方法，愿意時可以對它加以修正。LM2596 的輸入電容的電流均方根大約是直流負載電流的一半，在本例中，負載電流為 3A，那么，輸入電容的電流均方根至少為 1.5A，利用圖 8 所示的曲線圖可以選擇合適的電容。在曲線圖 8 中，注意 50V 的電壓線所對應的電流均方根值大于 1.50

40、A的電容，于是，我們就可以選出一個 680F/50V 或為 470F/50V 的電容。對于選擇桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 10 頁 共 15 頁 直插元件的設計，680F/50V 的電解電容就足夠了，其他種類或其他廠家的電容可以用來提供足夠的均方根紋波電流。表 2 輸出電容和前饋電容選擇表圖 4 LM25963.3 圖 6 LM259612桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 11 頁 共 15 頁 圖 5 LM25965.0 圖 7 LM2596ADJ圖 8 電解電容耐壓值、電容值和均方根電流之間的關(guān)系表 3 電感廠家的產(chǎn)品型號桂林電子科技大學實訓（論文）報告用紙 第 12 頁 共 15 頁 表 4 二極管選擇表5 結(jié)論通過這次實訓讓本人從中獲得了很多有用的東西，加深專業(yè)知識的了解。比如說，在以前上課時沒聽懂的知識，現(xiàn)在通過自己的進一步了解，再結(jié)合自己以前所學的開關(guān)穩(wěn)壓知識，對它有了新的認識。在此同時，我還請教了老師電路的工作原理圖，讓我加深對電路圖的了解，學到新的知識，在了解這一方面知識的同時，我查閱了相關(guān)的開關(guān)穩(wěn)壓電源資料，為此，對我以后設計的進行打下了深厚的基礎，我相信在以后的學習工作中可以很輕松的應對。通過這次課程設計使我懂得