Как работает импульсный стабилизатор LM2576. Каковы его основные преимущества перед линейными стабилизаторами. Какие компоненты нужны для сборки регулируемого блока питания на LM2576. Какой диапазон выходных напряжений и токов можно получить.
Особенности и преимущества импульсного стабилизатора LM2576
Микросхема LM2576 представляет собой импульсный понижающий стабилизатор напряжения, обладающий рядом важных преимуществ:
- Высокий КПД (до 80-90%) по сравнению с линейными стабилизаторами
- Низкое тепловыделение
- Широкий диапазон входных напряжений — от 7 до 40 В (версия HV до 60 В)
- Выходной ток до 3 А
- Встроенный генератор ШИМ частотой 52 кГц
- Минимум внешних компонентов
- Защита от перегрузки и короткого замыкания
Благодаря импульсному принципу работы, LM2576 имеет гораздо более высокий КПД по сравнению с популярными линейными стабилизаторами типа LM317, 7805 и т.п. Это позволяет значительно снизить тепловыделение и упростить конструкцию блока питания.
Принцип работы импульсного стабилизатора LM2576
Основные этапы работы LM2576:
- Внутренний генератор вырабатывает ШИМ-сигнал частотой 52 кГц
- ШИМ-сигнал управляет внутренним силовым ключом
- При замыкании ключа энергия накапливается в выходной катушке индуктивности
- При размыкании ключа энергия катушки через диод поступает в нагрузку
- Выходной конденсатор сглаживает пульсации
- Обратная связь корректирует скважность ШИМ для стабилизации выходного напряжения
Такой принцип работы обеспечивает высокую эффективность преобразования энергии и низкое тепловыделение.
Схема регулируемого блока питания на LM2576
Типовая схема регулируемого блока питания на основе LM2576-ADJ выглядит следующим образом:
- Входное напряжение: 7-40 В (до 60 В для LM2576HV)
- Выходное напряжение: 1,23-37 В
- Выходной ток: до 3 А
- Частота преобразования: 52 кГц
Основные компоненты:
- Микросхема LM2576-ADJ
- Диод Шоттки 1N5822
- Индуктивность 100-330 мкГн
- Входной конденсатор 100 мкФ
- Выходной конденсатор 1000-2200 мкФ
- Делитель напряжения на резисторах
Регулировка выходного напряжения осуществляется с помощью подстроечного резистора в цепи обратной связи.
Расчет и выбор компонентов для блока питания на LM2576
При проектировании блока питания на LM2576 необходимо правильно рассчитать и выбрать следующие ключевые компоненты:
1. Индуктивность
Рекомендуемое значение индуктивности составляет 100-330 мкГн. Конкретное значение зависит от входного напряжения, выходного тока и допустимых пульсаций. Чем больше индуктивность, тем меньше пульсации, но хуже динамические характеристики.
2. Выходной конденсатор
Емкость выходного конденсатора определяет уровень пульсаций и время отклика на изменение нагрузки. Рекомендуемое значение — 1000-2200 мкФ. Важно использовать конденсатор с низким ESR.
3. Диод Шоттки
Диод должен быть рассчитан на максимальный выходной ток и обратное напряжение не менее входного напряжения. Подходящие модели: 1N5822, 1N5825.
4. Резисторы обратной связи
Для регулируемой версии LM2576-ADJ резисторы обратной связи рассчитываются по формуле:
R2 = R1 * (Vout/1.23 — 1)
где R1 = 1-5 кОм, Vout — желаемое выходное напряжение.
Преимущества импульсного блока питания на LM2576
Использование LM2576 дает ряд преимуществ по сравнению с линейными стабилизаторами:
- Высокий КПД (до 80-90%) позволяет значительно снизить энергопотребление
- Низкое тепловыделение упрощает конструкцию и уменьшает габариты
- Широкий диапазон входных/выходных напряжений расширяет область применения
- Встроенные защиты повышают надежность
- Минимум внешних компонентов упрощает сборку
Эти преимущества делают LM2576 отличным выбором для создания эффективных и компактных источников питания.
Области применения импульсных блоков питания на LM2576
Благодаря своим особенностям, импульсные блоки питания на основе LM2576 находят широкое применение в различных областях:
- Автомобильная электроника
- Портативные устройства
- Промышленная автоматика
- Телекоммуникационное оборудование
- Зарядные устройства
- Лабораторные блоки питания
- Светодиодные драйверы
Везде, где требуется эффективное преобразование напряжения с минимальными потерями, LM2576 является отличным выбором.
Рекомендации по сборке и настройке блока питания на LM2576
При сборке блока питания на LM2576 следует учитывать следующие рекомендации:
- Использовать качественные компоненты, особенно конденсаторы с низким ESR
- Обеспечить хороший теплоотвод для микросхемы при больших нагрузках
- Минимизировать длину проводников, особенно силовых
- Использовать многослойную печатную плату с отдельными силовыми и сигнальными слоями
- Добавить входной LC-фильтр для подавления помех
- Экранировать катушку индуктивности для уменьшения электромагнитных помех
Правильная компоновка и монтаж позволят раскрыть все преимущества импульсного стабилизатора LM2576.
Заключение
Импульсный стабилизатор LM2576 является отличной альтернативой линейным стабилизаторам для создания эффективных и компактных источников питания. Высокий КПД, низкое тепловыделение и простота применения делают его популярным выбором среди разработчиков электроники. При правильном подборе компонентов и соблюдении рекомендаций по монтажу, блок питания на LM2576 обеспечит стабильное напряжение при минимальных потерях энергии.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
п. Микросхема выпускается в пятивыводном привычном корпусе типа TO-220 и корпусе ТО-263 для поверхностного монтажа. Диапазон питающих напряжений 7-40В постоянного тока. КПД — до 80%. Выходной ток — до 3А и на несколько напряжений (3.3V, 5 V, 12V, 15V), а также и в версии регулируемого выходного напряжения, что представляет для нас особенный интерес. При проектировании с использованием импульсного стабилизатора получается малый размер платы, кроме того необходим радиатор с малой площадью поверхности, обычно не более 100 см. кв. Частота преобразования стабилизатора 52 кГц. Есть серия высоковольтных стабилизаторов с маркировкой HV с диапазоном входных напряжений 7-60В и возможностью регулировки выходного напряжения до 55В. 
ru. Кстати, замечательный сайт, рекомендую к посещению 🙂 Свечение светодиода указывает на включение режима ограничения выходного тока, что очень удобно при проверке и ремонте радиоэлектроных устройств.
Выходной ток — до 3А. КПД — до 90%.Самодельный блок питания на LM2576
Блок питания на LM2576-ADJ своими руками
Ранее мы размещали схемы зарядных устройств на 6В и на 12В, собранных на микросхеме LM317.
Сегодня предлагаем вариант лабораторного блока питания В. Болдырева на микросхеме LM2576-ADJ. Блок питания обеспечивает плавную регулировку напряжения от 1,2 до 34 вольт при токе нагрузки до 3А.
Принципиальная схема блока питания на микросхеме LM 2576-ADJ
Это стандартная схема включения микросхемы LM 2576-ADJ. Конденсаторы С1 и С4 керамические 0,1 — 1 мкф, С2 — С3 электролитические 1000 мкф х 63В, можно установить один на 2000 — 4000мкф. С5 — С6 1000 мкф х 40в, тоже можно заменить одним конденсатором на 1000 — 2000 мкф.
Печатная плата блока питания
Размеры платы 61 х 89 мм.
Изготовление дросселя L1.
В описаниях блоков питания на микросхеме LM 2576-ADJ указывается только индуктивность этого дросселя от 100 до 330 микрогенри, а вот описания самого дросселя (на чем мотать, каким проводом, сколько витков) информации почти нигде нет.
В качестве сердечника для дросселя использовано кольцо дросселя групповой стабилизации от неисправного компьютерного блока питания вот такого вида:
Обмотка была намотана шестью отрезками провода ПЭВ-0,35 длиной 2,5 метра, концы отрезков проводов были зачищенны и спаяны между собой с обоих концов.
Собранная плата блока питания
Трансформатор для блока питания использовал типа ТПП-268-220-50 исходя не из каких-то стратегических соображений, просто он идеально устанавливался в корпус блока питания.
Испытания блока питания проводил под нагрузкой 2А, в течении 2 часов. Просадка напряжения при такой нагрузке составила 0,2 вольта, что считаю вполне нормально. Радиатор микросхемы был чуть теплый.
Корпус остался прежний (когда-то это были электронные часы) замене подверглись внутренности и лицевая панель.
Цифровой вольтметр расположенный над выходными разъемами был установлен просто как дублирующий стрелочный для того, что бы заполнить свободное место.
В. Болдырев (сайт:fototank.ru)
P.S. В нашем «Магазине Мастера» вы можете приобрести готовые модули стабилизаторов, усилителей, индикаторов напряжения и тока, а также различные радиолюбительские наборы для самостоятельной сборки на LM2596, XL4015E1.
Модули-преобразователи можно использовать в автомобиле с 24В питанием (КАМАЗ) для подключения приборов на 12В (автомагнитол, радиостанций).
Наш «Магазин Мастера«
Метки: [ источники питания ]
ПОДЕЛИТЕСЬ СО СВОИМИ ДРУЗЬЯМИ:
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Простой преобразователь напряжения -12В на ~230В
- Способ подключения трёхфазного двигателя к однофазной цепи
- Источник питания +/-5В на ICL7660.
На рыбалке, в лесу или на даче, в общем в дали от электричества для питания эл.приборов и различных устройств часто возникает необходимость в напряжении ~230В. Для этой цели можно использовать преобразователь постоянного напряжения 12В — например, автомобильного аккумулятора в переменное напряжение 230 В. О таком несложном преобразователе на трёх микросхемах, который можно сделать своими руками и пойдёт сегодня речь.
Подробнее…
Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором обычно подключают к однофазной сети по схеме, показанной на рис.
1. Подробнее…
Преобразователь питания 9В («Кроны») в двухполярный 5В.
Подробнее…
Популярность: 37 190 просм.
Схема регулируемого импульсного источника питания от 0 до 50 В на микросхеме LM2576
В этой статье мы попытаемся понять конструкцию регулируемой схемы импульсного источника питания от 1,23 до 50 В на микросхеме LM2576.
Семейство регуляторов LM2576 представляет собой монолитную интегральную схему, выполняющую все активные операции понижающего (понижающего) импульсного стабилизатора. Он предлагает исключительную стабилизацию линии и нагрузки и может работать с нагрузкой до 3 ампер.
Эти микросхемы могут быть сконфигурированы для создания фиксированных выходных напряжений 3,3 В, 5 В, 12 В, 15 В. Кроме того, эту микросхему можно подключить как источник питания переменного напряжения с максимальным диапазоном выходного напряжения от 1,25 В до 50 В.
Помните, что существуют разные версии микросхемы LM2576 для генерирования упомянутых выше конкретных фиксированных выходных напряжений и регулируемых выходных напряжений.
Это означает, что версия на 5 В может использоваться для создания только фиксированного выходного напряжения 5 В, версия на 12 В — для создания фиксированного выходного напряжения 12 В и т. д.
Аналогичным образом, для получения регулируемого выходного напряжения вам необходимо будет специально выбрать регулируемую (ADJ) версию микросхемы регулятора LM2576 и настроить ее в соответствии с данной принципиальной схемой.
Почему регулируемая версия LM2576 более эффективна
Регулируемая версия LM2576 обозначается буквами ADJ на устройстве, как показано на рисунке выше.
Регулируемая версия LM2576 кажется более эффективной по следующим причинам:
Эту микросхему можно сконфигурировать как регулируемый импульсный регулятор, просто настроив потенциометр на его выводе обратной связи.
Кроме того, регулируемую версию можно также использовать в качестве регулятора фиксированного выходного напряжения, заменив потенциометр резистивным делителем на выводе обратной связи.
Импульсный стабилизатор и линейный стабилизатор (в чем разница?)
Итак, что особенного в использовании импульсного стабилизатора на основе LM2576 вместо линейного стабилизатора, такого как стабилизатор на основе LM338?
Основным преимуществом использования регулятора LM2576 является то, что он использует переключающую ШИМ через каскад индуктивного понижающего преобразователя. Переключение ШИМ на катушке индуктивности приводит к регулированию выходного напряжения за счет управления противо-ЭДС катушки индуктивности. Это обеспечивает очень эффективное регулирование мощности с минимальным рассеиванием тепла.
Поскольку тепловыделение минимально, потери мощности на выходе минимальны. Это означает, что в импульсном регуляторе выходное значение V x I очень близко к входному значению V x I.
Напротив, микросхемы линейного регулятора, такие как LM338, LM317 или L200, регулируют свое выходное напряжение, рассеивая большое количество тепла через корпус. Температура, рассеиваемая этими ИС, зависит от тока нагрузки и разницы между входным и выходным напряжениями. С увеличением этой разницы увеличивается и тепловыделение. Это делает линейные стабилизаторы чрезвычайно неэффективными, если только регулируемое выходное напряжение почти не равно входному напряжению.
Функциональная блок-схема
На следующей схеме показана функциональная блок-схема и внутренняя конфигурация микросхемы LM2576. На схеме также показано, как различные выводы ИС должны быть сконфигурированы с внешними компонентами для получения предполагаемых регулируемых выходных напряжений.
На приведенной выше блок-схеме показана базовая конфигурация, которую можно использовать для всех версий микросхемы LM2576 с фиксированным напряжением.
Назначение выводов
Функции и обозначения выводов микросхемы LM2576 поясняются в следующих пунктах.
Контакт № 1 (V IN ) : Это входной контакт питания, который подключен к контакту коллектора внутреннего транзистора верхнего плеча. Этот контакт должен быть подключен к источнику питания и входным шунтирующим конденсаторам C IN . Обязательно используйте максимально короткую связь между контактом V IN , высокочастотным байпасом CIN и GND.
Контакт № 2 (выход) : Это эмиттерный контакт внутреннего силового транзистора, который является коммутационным узлом. К этому контакту подключаем катод внешнего диода и катушку индуктивности.
Контакт № 3 (заземление) : Этот контакт используется в качестве контакта заземления. Соединение, достигающее C IN , должно быть как можно короче.
Контакт № 4 (обратная связь) : Этот контакт работает как входной контакт обратной связи. Он должен быть подключен к соединению резисторов делителя обратной связи, чтобы зафиксировать V OUT для версии ADJ (регулируемой).
В качестве альтернативы, этот вывод может быть также подключен напрямую к выходному конденсатору для версии IC с фиксированным выходным напряжением.
Контакт № 5 (ВКЛ/ВЫКЛ) : Этот вывод работает как вход разрешения регулятора напряжения. Высокий уровень на этом выводе заставляет микросхему выключаться, а низкий уровень на этом выводе позволяет ИС оставаться включенной. Эту распиновку можно просто соединить с линией заземления, чтобы регулятор оставался во включенном режиме. Никогда не держите эту распиновку открытой или неподключенной.
Вкладка IC : Предполагается, что этот терминал должен быть подключен к GND. Являясь выступом ИС, он должен быть привинчен к подходящему радиатору для отвода тепла.
Как собрать регулируемую схему импульсного источника питания LM2576
Список деталей
- R1 = любой резистор от 1 до 4,7 кОм (1/4 Вт, 5%)
- R2 = 47 кОм потенциометр
- Cin, C1= 100 мкФ/63 В, электролитический
- Cвых = 2200 мкФ/63 В, электролитический
- D1 = 1N5822 Диод Шоттки
- IC = LM2576HV-ADJ
- L1 = 150 мкГн 2 L0 900 8 900 8 ампер мкГн 5 А
На приведенной выше схеме показана простая схема импульсного источника питания от 1,2 В до 50 В, использующая микросхему LM2576HV-ADJ, которая может обеспечить максимальный выходной ток 3 ампера.
Различные параметры переключения, связанные с приведенной выше схемой, можно узнать из следующих пунктов:
Нерегулируемый вход постоянного тока 55 В подается на контакт № 1, который является контактом V IN ИС, и контактом № 3, который заземляющий контакт микросхемы.
Конденсатор C в установлен рядом с выводами, указанными выше, чтобы обеспечить эффективное подавление пульсаций на входных выводах постоянного тока микросхемы.
Как только на микросхему LM2576HV-ADJ подается питание, как описано выше, ее внутренний ШИМ-генератор становится активным.
Внутренний генератор ШИМ начинает генерировать рассчитанное количество ШИМ. Рабочий цикл ШИМ зависит от напряжения обратной связи, подаваемого на контакт № 4 через резистивный делитель R2 и R1.
Этот рассчитанный ШИМ подается на каскад внешнего понижающего преобразователя, состоящий из L1, D1 и Cout, через выходной контакт №2 микросхемы.
L1, D1 и C из соответствующим образом реагируют на ШИМ, создавая оптимизированное выходное напряжение постоянного тока, уменьшенное до желаемого уровня (между 1,2 В и 50 В).
Важно знать, что сила тока будет составлять 3 ампера при максимальном выходном напряжении 35 В или 50 В. Это означает, что при более низких выходных напряжениях ток будет пропорционально выше.
Контакт № 5 — это вывод включения/выключения или выключения микросхемы LM2576HV-ADJ.
Пока этот вывод имеет потенциал менее 1,2 В постоянного тока, микросхема остается функциональной и активной.
Однако, если потенциал на выводе № 5 превышает 1,4 В, микросхема LM2576 переходит в режим отключения. Это приводит к мгновенному отключению выходного напряжения.
Несмотря на превосходную стабилизацию выходного напряжения и тока, на выходе могут быть некоторые пульсации постоянного тока.
Чтобы противодействовать или устранить эти пульсации, вы можете добавить каскад «дополнительный выходной фильтр пульсаций» на выходе схемы, как показано на принципиальной схеме.
Использование регулируемой версии для получения фиксированных выходных напряжений
Как обсуждалось ранее, регулируемую версию микросхемы LM2576 можно также настроить для получения фиксированных выходных напряжений, просто заменив потенциометр R2 фиксированным расчетным резистором.
Пример этой конструкции можно увидеть на следующей диаграмме:
R2 можно рассчитать по следующей формуле:
R2 = R1 ( V OUT / V REF — 1 )
где V REF = 1,23 В, R1 может иметь любое значение от 1 кОм до 5 кОм % 1 0 объект > эндообъект 5 0 объект /Title (LM2576 — 3,0 А, 15 В, импульсный понижающий регулятор) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > транслировать BroadVision, Inc.2022-12-09T09:21:42+08:002022-12-09T09:12:49+08:002022-12-09T09:21:42+08:00application/pdf
Эти устройства доступны с фиксированным выходным напряжением 3,3 В, 5,0 В, 12 В, 15 В и с регулируемым выходным напряжением.
Эти регуляторы были разработаны, чтобы свести к минимуму количество внешних компонентов и упростить конструкцию источника питания. Стандартные серии катушек индуктивности, оптимизированные для использования с LM2576, предлагаются несколькими производителями катушек индуктивности.
Поскольку преобразователь LM2576 является импульсным источником питания, его КПД значительно выше по сравнению с популярными трехвыводными линейными стабилизаторами, особенно при более высоких входных напряжениях. Во многих случаях рассеиваемая мощность настолько мала, что радиатор не требуется или его размеры можно значительно уменьшить.
Стандартные серии катушек индуктивности, оптимизированные для использования с LM2576, доступны от нескольких разных производителей. Эта особенность значительно упрощает конструкцию импульсных источников питания.
Особенности LM2576 включают гарантированный допуск +4% по выходному напряжению в пределах указанных входных напряжений и условий выходной нагрузки и +10% по частоте генератора (+2% от 05°C до 1255°C).
