Как работает стабилизатор тока на микросхеме LM2576. Какие преимущества дает использование импульсного стабилизатора. Какие компоненты необходимы для сборки схемы. На что обратить внимание при проектировании блока питания на LM2576.
Особенности микросхемы LM2576 для стабилизации тока
Микросхема LM2576 представляет собой импульсный понижающий стабилизатор напряжения, который может быть использован для создания стабилизатора тока. Основные характеристики LM2576:
- Выходной ток до 3 А
- Входное напряжение до 40 В (60 В для HV версии)
- КПД до 80%
- Частота преобразования 52 кГц
- Встроенная защита от перегрузки и перегрева
Чем LM2576 выгодно отличается от линейных стабилизаторов при использовании в качестве стабилизатора тока?
Преимущества импульсного стабилизатора тока на LM2576
По сравнению с линейными стабилизаторами, импульсный стабилизатор на LM2576 обладает рядом важных преимуществ:
- Высокий КПД — до 80% против 30-50% у линейных стабилизаторов
- Меньшее тепловыделение — требуется радиатор меньшей площади
- Широкий диапазон входных напряжений
- Высокая стабильность выходного тока
- Малые габариты готового устройства
Благодаря этим преимуществам, LM2576 позволяет создать компактный и эффективный стабилизатор тока с минимальными затратами.
Базовая схема стабилизатора тока на LM2576
Для реализации стабилизатора тока на основе LM2576 потребуются следующие основные компоненты:
- Микросхема LM2576-ADJ
- Дроссель 100-150 мкГн
- Диод Шоттки 1N5822
- Конденсаторы 100-220 мкФ
- Резисторы для задания тока
Базовая схема стабилизатора тока на LM2576 выглядит следующим образом:
«` «`Эта базовая схема позволяет стабилизировать ток в нагрузке. Как она работает?
Принцип работы стабилизатора тока на LM2576
Принцип работы стабилизатора тока на LM2576 основан на следующих ключевых моментах:
- LM2576 понижает входное напряжение до необходимого уровня
- Выходной ток измеряется с помощью шунтирующего резистора
- Сигнал обратной связи подается на вывод FB микросхемы
- LM2576 поддерживает постоянное напряжение на выводе FB, что обеспечивает стабильный ток
За счет импульсного преобразования достигается высокий КПД. Чем же отличается схема стабилизатора тока от обычного стабилизатора напряжения на LM2576?
Отличия схемы стабилизатора тока от стабилизатора напряжения
Основные отличия схемы стабилизатора тока на LM2576 от схемы стабилизатора напряжения:
- Добавление токоизмерительного шунта в цепь нагрузки
- Изменение цепи обратной связи для контроля тока, а не напряжения
- Использование операционного усилителя для усиления сигнала с шунта
- Добавление схемы ограничения максимального тока
Эти изменения позволяют преобразовать стабилизатор напряжения в стабилизатор тока. Какие компоненты потребуются для реализации полной схемы?
Компоненты для сборки стабилизатора тока на LM2576
Для сборки полнофункционального стабилизатора тока на LM2576 потребуются следующие компоненты:
- Микросхема LM2576-ADJ
- Дроссель 100-150 мкГн на ток 3А
- Диод Шоттки 1N5822
- Электролитические конденсаторы 100-220 мкФ
- Шунтирующий резистор 0.1-1 Ом
- Операционный усилитель (например, LM358)
- Подстроечные резисторы для регулировки тока
- Постоянные резисторы, диоды, светодиоды
Правильный выбор компонентов критически важен для стабильной работы устройства. На что еще нужно обратить внимание при проектировании?
Важные моменты при проектировании стабилизатора тока
При разработке стабилизатора тока на LM2576 следует учитывать следующие важные моменты:
- Правильный выбор номиналов и типов компонентов согласно даташиту
- Обеспечение хорошего теплоотвода для LM2576
- Оптимальная компоновка платы для минимизации помех
- Экранирование чувствительных цепей
- Фильтрация входного и выходного напряжения
Соблюдение этих рекомендаций позволит создать надежный и эффективный стабилизатор тока. Каковы типичные применения таких устройств?
Применение стабилизаторов тока на LM2576
Стабилизаторы тока на основе LM2576 находят применение во многих областях:
- Питание мощных светодиодов и светодиодных лент
- Зарядные устройства для аккумуляторов
- Лабораторные источники тока
- Управление электродвигателями
- Системы электрохимической защиты
Благодаря высокой эффективности и надежности, такие стабилизаторы позволяют создавать качественные устройства для различных применений.
Заключение
Стабилизатор тока на микросхеме LM2576 является отличным решением для создания эффективных источников стабильного тока. Основные преимущества:
- Высокий КПД до 80%
- Малые габариты
- Широкий диапазон входных напряжений
- Встроенная защита
- Простота реализации
При правильном проектировании такой стабилизатор обеспечивает стабильный ток в широком диапазоне входных напряжений и нагрузок. Это делает его отличным выбором для различных применений, требующих стабильного тока при высокой эффективности.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Но им присущ один недостаток — неэффективность (очень низкий КПД). Например, при подаче на стабилизатор 7805 напряжения 12В и при токе нагрузки 1А, на стабилизаторе будет рассеиваться мощность 7Вт при мощности нагрузки 5Вт. Поэтому требуется большой радиатор для охлаждения самого стабилизатора. Когда важна эффективность, например при работе от батареи, необходимо выбирать импульсный стабилизатор. Фактически, самое современное оборудование использует импульсные источники питания и импульсные регуляторы или стабилизаторы. Но много радиолюбители уклоняются от импульсных регуляторов, поскольку, например, использование популярной LM3524 требует большого количества внешних деталей и внешнего коммутационного транзистора. Кроме того строгие требования для катушки индуктивности. Как выбрать правильно, и где их взять? К счастью, более новый импульсный регулятор типа LM2576 от National Semiconductor’s позволяет собирать импульсный стабилизатор с высоким КПД так же легко, как и с помощью 7805 и т.
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.
Импульсные стабилизаторы напряжения на ИМС LM2576 и LM2596 (1,5-50 В)
Регуляторы серии LM2576 это монолитные интегральные схемы, которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора,
поддерживающие максимальный ток 3А в линии нагрузки.
Эти устройства доступны в версиях как с фиксированными, так и с изменяемыми
выходными напряжениями, требуют минимальное количество внешних компонентов, просты в использовании, работают на частоте
встроенного генератора 52 кГц.
Полезным бонусом является введённая в LM2576 схема защиты, срабатывающая при превышении тока нагрузки сверх положенных 3А.
Для наших регулируемых целей подойдут микросхемы с маркировкой LM2576ADJ (с максимальным входным напряжением 40 Вольт), либо LM2576HV-ADJ (с максимальным входным напряжением 55 Вольт).
Принципиальная схема регулируемого блока питания взята прямиком из datasheet-а на микросхему.
Рис. 1
В сети эта же схема повсеместно гуляет и для устройств, построенных на микросхеме LM2596, работающей с большей частотой встроенного
генератора, и, соответственно, с уменьшенными значениями индуктивностей.
Это не совсем правильно! У LM2596 схема включения согласно технической документации построена несколько иначе, чем у
LM2576.
Поэтому будьте бдительны — есть нюансы.
На схеме я умышленно не стал рисовать трансформатор и диодный мост, чтобы не ограничивать выбор радиолюбителя только силовыми низкочастотными трансформаторами. Данный регулируемый стабилизатор с не меньшим успехом можно совокупить и с импульсным источником напряжения, к примеру, таким, как приведён на странице по ссылке ссылка на страницу.
В качестве L1 производитель рекомендует промышленный дроссель на жёлтом кольце PE-92108 (Рис.2 слева), но не кто не мешает вооружиться и дроссельком отечественного производителя (КИГ), намотанном на цилиндрическом магнитопроводе (Рис.2 справа).
Рис. 2
На мой непредвзятый взгляд купить готовый дроссель проще, чем искать подходящий сердечник для самостоятельной намотки. Однако
для желающих самолично вырастить дубраву из жёлудя, вполне подойдут кольца, выдернутые из блока питания ПК, либо AMIDON-овские
из карбонильного железа жёлто-белого цвета (материал 26), либо сине-зелёные (материал 52).
Главное, чтобы полученное моточное изделие обладало индуктивностью 150мкГн и пропускало токи — не менее 3А. Намоточный провод
должен иметь диаметр 1мм.
В качестве иллюстрации к нашей повести приведу пример радиолюбительской реализации регулируемого блока питания на LM2576, позаимствованный с сайта www.komitart.ru (Рис. 3).
Рис. 3
И для кучи пример преобразователя напряжения с сайта http://320volt.com (Рис. 4).
Рис. 4
Что тут скажешь?
Отечественный радиолюбитель явно сэкономил на размере кольца, да и количество витков — немного из другой оперы.
В буржуйском варианте всё отлично! Особенно порадовала обширная «земля», которая является хорошим подспорьем, как для овощеводов
Якутии, так и для всех тех, кто ведёт суровую борьбу против высокочастотных наводок и помех в устройствах со значительными величинами
протекающих импульсных токов.
К сожалению, оба ваятеля проигнорировали выходной фильтр L2-C1 (Рис.1), который производитель микросхемы обозначил как необязательный (опционный) причиндал. А зря!
Если стабилизированный источник планируется использовать для запитывания не только моторов, лампочек и светодиодов, то значение уровня пульсаций выходного напряжения является не менее важным, чем параметр стабильности выходного напряжения. Тут-то и должна вступить в действие опционная LC-цепочка, позволяя снизить величину этих пульсаций в десяток-другой раз.
Теперь, что касается импульсных регулируемых стабилизаторов напряжения на микрсхеме LM2596.
Максимальное входное напряжение для этих микросхем ограничено значением 40В, соответственно максимальное стабилизированное напряжение на
выходе составляет величину 37В, максимальный ток нагрузки — 3А.
Казалось бы — всё хуже, чем у LM2576HV. И на кой оно нам надо?
А тут всё дело в в том, что микросхемы серии LM2596 работают на частоте встроенного генератора не 52, а 150кГц, позволяя использовать
компоненты фильтра меньших номиналов, а соответственно, и меньших размеров.
Приведём схему включения LM2596 согласно datasheet-а.
Рис. 5
Cin — 470 μF, 50-V, Aluminum Electrolytic Nichicon PL Series
Cout — 330 μF, 35-V Aluminum Electrolytic, Nichicon PL Series
D1 — 5A, 40V Schottky Rectifier, 1N5825
L1 — 47 μH,
R1 — 1 kΩ, 1%
Всё достаточно близко к схеме включения M2576, представленной на Рис.1. И разница в значении R1 1 кОм, против 1,2 кОм, скорее всего
ни на что не повлияет.
По большому счёту — всё различие только в компенсационном конденсаторе Cff, обеспечивающем, по убеждению производителя, дополнительную
стабильность работы устройства.
Значение номинала этого конденсатора находится в диапазоне 390pF-33nF в зависимости от выходного напряжения. Если стабилизатор
предполагается делать регулируемым, его значение следует выбрать в диапазоне 1-1,5 nF.
При разработке конструктива и печатных плат стабилизаторов на микросхемах LM2576 и LM2596 переменный резистор R2, регулирующий
выходное напряжение, следует располагать в непосредственной близости к печатной плате (длина соединительных проводов не должна
превышать 3-5 см).
Понижающие (понижающие) регуляторы напряжения
с LM2576/LM2576HV
Электроника Карта сайта Дом
Серия стабилизаторов LM2576 от National Semiconductor представляет собой недорогие интегральные схемы, обеспечивающие все активные функции понижающего (понижающего) импульсного стабилизатора. ИС способны управлять нагрузкой 3 А с превосходной регулировкой линии и нагрузки. Устройства доступны как с регулируемым выходом, так и с фиксированным выходным напряжением (3,3 В, 5 В, 12 В и 15 В).
Для LM2576 требуется минимальное количество внешних компонентов. Стандартные серии катушек индуктивности, оптимизированные для использования с ИС, доступны от нескольких разных производителей. Из-за высокой эффективности импульсного стабилизатора требуемый размер радиатора будет небольшим, а в некоторых случаях радиатор не требуется.
Регулятор будет работать с широким диапазоном входного напряжения: до 40В для низковольтной версии и до 60В для высоковольтной (ВН) версии.
Другие особенности: возможность внешнего TTL-отключения с током в режиме ожидания 50 мкА, поцикловое ограничение тока и тепловое отключение для полной защиты в условиях неисправности.
LM2576 доступен как в корпусе для поверхностного монтажа (TO-263, 5 выводов), так и в корпусе TO-220. Распиновка для варианта ТО-220 (LM2576T-3.3, LM2576HVT-3.3, LM2576T-5.0, LM2576HVT-5.0, LM2576T-12, LM2576HVT-12, LM2576T-15, LM2576HVT-15, LM2576T-ADJ, LM2576H) представлены справа. Для других корпусов, замечаний по дизайну и технических характеристик см. техническое описание LM2576.
Схема понижающего импульсного стабилизатора 5 В/3 А
Приведенная выше схема проста, легка в сборке и экономична, она обеспечивает 5 В от нерегулируемого источника питания 7–40 В с максимальным выходным током 3 А. При использовании версии LM2576HVT-5V входное напряжение может достигать 70 В.
Список деталей:
- IC1: LM2576T-5V или LM2576HVT-5V (National Semiconductor)
- L1: 100 мкГн (415-0930, 67127000, PE-92108, RL2444)
- D1: 1N5822 (выпрямительный диод с барьером Шоттки)
- C1: 100 мкФ/75 В (алюминиевый электролитический конденсатор)
- C2: 100 мкФ/75 В (алюминиевый электролитический конденсатор)
1,2–50 В/3 А, понижающий импульсный регулятор с регулируемым выходом
Используя регулируемую версию LM2576HVT-ADJ или LM2576HVS-ADJ, мы можем построить простой импульсный стабилизатор с переменным выходным напряжением 1,2–50 В, 3 А от нерегулируемого источника питания 55 В.
Максимальный выходной ток 3А.
Список деталей:
- IC1: LM2576HVT-ADJ или LM2576HVS-ADJ
- L1: 150 мкГн (67127060, PE-53115 или RL2445)
- D1: 1N5822 (диод Шоттки)
- C1: 100 мкФ/75 В (электролитический конденсатор)
- C2: 2200 мкФ/75 В (электролитический конденсатор)
- R1: потенциометр 47K
- R2: резистор 1,2 кОм
Смотрите также:
Повышающий стабилизатор от 5 В до 12 В с LM2577
Простой обратноходовой стабилизатор с LM2577
Изолированный обратноходовой стабилизатор с LM2577
Импульсный источник питания постоянного напряжения/постоянного тока LM2576 – Dr. Scott M. Baker
В этой записи блога я описываю источник питания постоянного тока LM2576.
Ниже показано изображение блока питания, установленного в секцию алюминиевой трубы квадратного сечения.
Регулируемый источник питания, подключенный к цифровому мультиметру
У меня уже есть хороший коммерческий источник питания на моем рабочем столе, но всякий раз, когда мне нужно дополнительное питание, например, 5 В DV, я в конечном итоге хватаюсь за стенную бородавку. В то время как настенные бородавки работают, 1) их долговечность не велика (несколько из них вышли из строя на мне), 2) нет счетчика, показывающего потребление тока, и 3) нет ограничителя тока, чтобы уберечь меня от случайного поджаривания проекта, если что-то пойдет неправильный. Наконец-то я решил собрать стационарный блок питания для настольного компьютера.
Моими ключевыми критериями были:
- Он должен быть тонким и коротким и помещаться в пространстве между рабочим столом и настенным удлинителем. Это дает мне около 2 дюймов высоты и 2 дюйма глубины для работы.
- Должен быть счетчик, показывающий потребляемый ток.
- Должен иметь легко регулируемый ограничитель тока.
Мне нравится импульсный стабилизатор LM2576, поэтому я решил попробовать его, а не создавать один из более традиционных LM317.
Начнем с схемы. Ниже приведена схема, нарисованная от руки на доске из видеоролика на YouTube, который я сделал из источника питания:
Схема источника питания LM2576, нарисованная от руки, на доске
Начиная с верхнего левого угла, у нас есть регулятор LM2576-adj. . Они выпускаются в нескольких модификациях: LM2576-5, LM2576-12, LM2576-ADJ и т. д. Если вы изучите отличия в даташите, то увидите, что стабилизаторы с фиксированным напряжением (-5, -12 и т. д.) имеют встроенный в делителе напряжения, тогда как в версии -ADJ используется собственный делитель напряжения. Потенциометр в центре схемы будет служить делителем напряжения. Хотя я создаю фиксированный источник питания 5 В, мы увидим, что наличие внешнего делителя напряжения пригодится, когда мы добавим функцию ограничения тока.
В моей эталонной сборке я использовал установленный на доске потенциометр на 10 витков.
На выводе LM2576 есть диод, катушка индуктивности и конденсатор. Это шаблоны, прямо из таблицы. Я использовал катушку индуктивности 100 мкГн и диод 1n5822. Размер выходного конденсатора может быть выбран в соответствии с вашими потребностями. В настоящее время у меня установлен 220uF 16V.
Справа от выходного конденсатора находится резистор на 1 Ом. Это наш «сенсорный резистор». По закону Ома 1 ампер на 1 ом = 1 вольт. Мы можем снять показания напряжения с точек слева и справа от чувствительного резистора. Измеренное напряжение будет равно току, вытекающему из источника питания. Резистор датчика должен быть прецизионным резистором (допуск 1%) для точного считывания. В своих проектах я использовал прием, который узнал из eevblog — вместо одного резистора высокой мощности 1% я обычно соединяю десять резисторов по 10 Ом. У меня есть большая сумка прецизионных резисторов на 10 Ом именно для этой цели.
Под чувствительным резистором находится первый из двух операционных усилителей. Этот служит дифференциальным усилителем. Четыре зеленых резистора рассчитаны на 100 кОм каждый, и они должны быть прецизионными резисторами (допуск 1%). Рассмотрим источник питания 5 В с нагрузкой 100 мА. Напряжения слева от чувствительного резистора будут 5,1 В и 5,0 В соответственно. Операционный усилитель отвечает за это вычитание (5,1 – 5,0 = 0,1). Выход операционного усилителя представляет собой напряжение от 0 до 1 В, которое отражает ток от 0 до 1 А в чувствительном резисторе. Выход первого операционного усилителя — идеальное место для установки цифрового панельного измерителя.
Внизу справа — второй операционный усилитель (в TLC272 по два операционных усилителя на чип, так что это отлично работает). Этот операционный усилитель принимает сигнал измерения тока 0–1 В от первого операционного усилителя, а также сигнал ограничения тока 0–1 В от потенциометра. Это наш текущий контроль лимита.
В этой конфигурации операционный усилитель будет выступать в роли компаратора. Если измеренный ток больше установленного тока, выходной сигнал операционного усилителя повысится до Vcc операционного усилителя. Если ток считывания меньше установленного тока, выход операционного усилителя упадет до GND.
Этот выход проходит через диод, который идет непосредственно на вывод обратной связи LM2576. Здесь LM2576-ADJ оказывается намного удобнее, чем LM2576-5 или LM2576-12. У нас есть прямой доступ к контакту обратной связи, и если мы подадим на этот контакт сигнал выше 1,2 В, мы можем заставить регулятор уменьшить его выход. Именно так ограничитель тока может управлять регулятором.
В левом нижнем углу схемы находится шунтирующий стабилизатор Зенера, который используется для питания операционного усилителя и эталона для потенциометра ограничения тока. Для них лучше всего иметь постоянный источник напряжения. Он потребляет лишь небольшое количество тока, поэтому стабилитрон был идеальным.
Я изготовил печатную плату на заказ с помощью oshpark:
Плата блока питания LM2576 с ограниченным током
На печатной плате есть еще несколько функций — например, я добавил несколько диодов, чтобы питать ее напрямую от сети переменного тока.
При изготовлении корпуса я применил минимальные технологии и только что купил квадратную трубку диаметром 1,75 дюйма в местном магазине металлоконструкций. Это стоило мне двенадцать баксов за 3-футовую штуку. Мне нужна была только ножка, так что у меня есть много алюминия для других проектов.
блок питания
ОБНОВЛЕНИЕ: Несколько человек просили обновить схему, вот она:
(не забудьте щелкнуть изображение, чтобы увидеть полноразмерную версию)
LM2576 Источник постоянного тока
У меня не было шанс очистить выше для публикации еще. Вот несколько важных замечаний и исправлений:
- R18 (потенциометр) и R1/R2 — это два разных способа установки выходного напряжения. Я установил потенциометр на 25 витков для R18, а затем отрегулировал потенциометр, чтобы получить выходное напряжение 5 В. Реализуйте либо R18, либо R1/R2, но не оба. Если вы хотите сделать источник переменного напряжения, замените разъем на R18 и используйте хороший внешний потенциометр.
- Несколько мест в ссылке на схему «5V». Это выходное напряжение LM2576, которое регулируется потенциометром R18.
- Sv2 — это разъем, который подключается к потенциометру настройки тока.
- По-моему в видео я рассказывал об использовании стабилитрона для защиты LM2576 от перенапряжения на выводе обратной связи. Я все еще не уверен, что это абсолютно необходимо. В моем прототипе я установил 3-вольтовый стабилитрон в том месте, где на схеме показан резистор R2.
- Обратите внимание, что я использовал десять резисторов на 10 Ом вместо одного резистора на 1 Ом для функции определения тока. Возможно, вы могли бы обойтись одним резистором в 1 Ом, просто убедитесь, что он имеет достаточную мощность.
- В левом верхнем углу схемы показана схема мостового выпрямителя. Он там, поэтому я могу питать источник напрямую от трансформатора переменного тока.
Реализуйте либо R18, либо R1/R2, но не оба. Если вы хотите сделать источник переменного напряжения, замените разъем на R18 и используйте хороший внешний потенциометр.
