摘要:利用单片式开关稳压器LM25762-ADJ 构成Buck 变换器,不稳定直流电压仍采用线性电源方法获得,输出直流电压既保持了线性电源宽范围连续可调的特点,又具有开关电源高效率的优点,电路简单,实用性强。
关键词:开关电源;开关稳压器
1 引言
开关电源以其体积小、重量轻、变换效率高被广泛应用于电子设备中。其电路拓扑有多种形式,无工频变压器的开关电源最具吸引力,但这种电源只适用于输出电压固定或变化范围不大的场合,而不适和要求输出电压幅度变化很大或连续可调的场合。利用单片式开关稳压器LM2576-ADJ 替代线性稳压器构成串联开关式稳压电源,在电路中只需增加续流二极管和储能电感等几只元器件,使电路更加简洁,除具有线性电源宽范围连续可调的优点外,同时使电源效率得到了大幅度提高,在负载较轻时,不加散热器也能正常工作,又使整机的重量和体积有所减少。
2 LM2576-ADJ 简介
LM2576-ADJ 美国NS 公司生产的单片降压式开关稳压器,由振荡器、取样放大器、比较器、PWM 调制器、功率开关等部分组成。采用TO-220 封装,仅有5只管脚,外形和塑封晶体管差不多。其功能框图及引脚排列如图1、图2 所示。
图1 LM2576 功能框图
图2 LM2576 引脚排列
LM2576-ADJ 是输出电压可调型,其技术参数为:输入电压3. 5～40V ;输出电压1. 23～37V ;输出电流3A ;振荡器固定频率52kHz ;TTL 关闭能力及低功率备用状态;具有热关闭和限流保护功能。 其典型应用电路如图3 所示(输出电压连续可调) ,当直流输出端直接接于控制端4 脚时,可输出固定电压。LM2576系列产品是现流行的三端线性调整器的替代品。
图3 LM2576-ADJ 典型应用电路
3 LM2576-ADJ 构成单片开关电源
3. 1 工作原理
交流电经电源变压器隔离降压再经桥式整流滤波后,加到LM2576-ADJ 输入端1 脚。稳压器控制端4 脚接于电位器W和电阻R 组成的分压电路上,改变W即可改变分压比,就能调节其输出电压大小。Vo = UREF(1 +W/R) ,其中UREF为稳压器取样电路基准电压为1. 23V。C1输入端滤波电容, C2、C3输出端滤波电容如图4 所示。
图4 高效率输出连续可调稳压电源
3. 2 器件选择
C1的选择原则可按IOM×1000uF/A 经验公式进行估算,即每输出1A电流就对应于1000uF 的电容量,耐压为63V 即可。续流二极管D的选择,正向额定电流必须大于负载电流,耐压值必须大于输入电压。
贮能电感的计算,按L=Vo/2fvIomin(1-Vo/Vv)公式计算。其中Vi为LM2576-ADJ输入不稳定的直流,Iomin为开关稳定器输出电流的最小值,f 开关管工作频率。
3. 3 使用注意事项
(1) 当输出电压较低时,其输出脉宽很窄,占空比很小,将增加输出电压的纹波系数。因此,变压器次级宜采取高低压抽头。
(2) 信号地与功率地必须分开布置,因为功率地线上流过大电流在印制板上形成压降若被引入信号端,经过开关稳压器反映到输出端,将影响稳压性能。
(3) 使用中应避免输出端短路,尤其是当输出电压较高、输出电流较大时,有可能造成开关稳压器损坏。
送上 0~37V 可调电源 LM2576电路图
IC 型号 LM2576
LM2576 是开关型的，那些电感不能用色环的，因为电流太大，LM2576HV支持57V输入，记住买写着 ADJ 的，否则是固定电压型号。
LM2576应用小结(
1、 LM2576的特性如下：
2、 1）有3.3V、5V、12V、15V和可调电压输出多种系列;
3、 2）输出电压可调的范围为1.23V～37V (HV型号的可达57V),负载电压的输出容差最大为±4％;
4、 3）最少只需要4个外围元件,可达3A的输出电流
5、 4）宽的输入电压范围,HV型号甚至可达40V～60V;
6、 5）内部振荡器产生52KHz的固定频率;
7、 6）可用TTL电平关闭输出,低功耗待机模式,典型待机电流为50μA;
8、 7）BUCK式降压器,较高的转换效率;
9、 8）过热和过流保护;
10、 9）可实现Buck-Boost式正-负电压转换器。
11、 2、LM2576的管脚
12、 1）VIN—输入电压端,为减小输入瞬态电压和给调节器提供开关电流,此管脚应接旁路电容CIN;
13、 2）OUTPUT—稳压输出端,输出高电压为（VIN－VSAT）,输出低电压为-0.5V。
14、 3）GND—电路地;
15、 4）FEEDBACK—反馈端;
16、 5）ON/OFF—控制端,高电平有效,待机静态电流仅为75µA。
17、 3、外围元件的选择：
18、 1） 输入电容CIN：
19、 要选低ESR的铝或钽电容作为旁路电容,防止在输入端出现大的瞬态电压。还有,当你的输入电压波动较大,输出电流有较高,容量一定要选用大些,470μF--10000μF都是可行的选择;电容的电流均方根值至少要为直流负载电流的1/2;基于安全考虑,电容的额定耐压值要为最大输入电压的1.5倍。千万不要选用瓷片电容,会造成严重的噪声干扰！Nichicon的铝电解电容不错。
选好了此电容,设计就成功了一半！
2） 续流二极管：
首选肖特基二极管,因为此类二极管开关速度快、正向压降低、反向恢复时间短,千万不要选用1N4000/1N5400之类的普通整流管！
3） 储能电感：
建议好好看看datasheet中的电感选择曲线,要求有高的通流量和对应的电感值,也就是说,电感的直流通流量直接影响输出电流。为什么呢？LM2576既可工作于连续型也可非连续型,流过电感的电流若是连续的为连续型,电感电流在一个开关周期内降到零为非连续型。
4） 输出端电容COUT：
推荐使用1μF--470μF之间的低ESR的钽电容。若电容值太大,反而会在某些情况（负载开路、输入端断开）对器件造成损害。COUT用来输出滤波以及提高环路的稳定性。如果电容的ESR太小,就有可能使反馈环路不稳定,导致输出端振荡。这几乎是稳压器的共性,包括LDO等也有这一现象。
4、LM2576应用注意事项：
1）反馈线要远离电感,电路中输入/输出电容、续流二极管、接地端、控制端的连线要尽可能短而粗,最好用地线屏蔽。
2）由于器件较高的转换效率,几乎不用考虑散热问题。