Da teoria à prática: implementando o regulador de tensão LM2596 em seus projetos

Um regulador de tensão é um circuito de fonte de alimentação ou equipamento que pode ajustar automaticamente a tensão de saída.Pode estabilizar a tensão da fonte de alimentação que flutua bastante ou não atende aos requisitos do equipamento elétrico dentro da faixa de valor definido, permitindo que vários circuitos ou equipamentos elétricos funcionem normalmente na tensão de trabalho nominal.Abaixo, vamos nos aprofundar nos recursos, configuração de pinos, estrutura, princípio do layout da PCB e aplicações de LM2596 Regulador de tensão.

Um estabilizador de tensão é um dispositivo que mantém a tensão de saída estável e consiste em um circuito de controle, um circuito de regulação de tensão, um motor servo, etc. Quando a tensão de entrada ou a carga muda, o circuito de controle reagirá à amostragem, comparação e comparação eResultados amplificados e, em seguida, dirija o motor servo.Esse processo faz com que a posição da escova de carbono do regulador de tensão seja alterada, ajustando automaticamente a relação gira da bobina para manter a estabilidade da tensão de saída.

Os reguladores de tensão são divididos principalmente em reguladores lineares e reguladores de comutação.Ambos regulam a tensão do sistema, mas os reguladores lineares são menos eficientes, enquanto os reguladores de troca são mais eficientes.Os reguladores de comutação de alta eficiência podem transferir a maior parte da energia de entrada para a saída sem perda.

O LM2596 é um chip de regulador de tensão integrado do tipo interruptor de saída de saída 3A fabricado pela Texas Instruments.Está equipado com um oscilador de frequência fixo (150kHz) e um regulador de tensão de referência (1,23V) e possui circuitos de proteção completos, incluindo circuitos de limitação e desligamento térmico de corrente.O uso desse chip pode reduzir bastante a demanda por dispositivos periféricos, construindo assim circuitos eficientes estabilizadores de tensão.

O chip integra compensação de frequência e gerador de frequência fixa internamente, com uma frequência de comutação de 150kHz.Comparado com os reguladores de comutação de baixa frequência, ele pode usar especificações menores de componentes de filtragem.Devido ao fato de que o dispositivo requer apenas um mínimo de 4 componentes externos e pode usar indutores padrão universais, o uso de LM2596 é otimizado, simplificando significativamente o design do circuito de fonte de alimentação de comutação.

• ACT4523

• BD9876

• LM2576

• Modo de espera de baixa potência, o valor típico de QI é 80ua

• Seu circuito periférico é simples, exigindo apenas pelo menos 4 componentes externos.

• Ele usa uma frequência de oscilação interna de 150kHz e é um regulador de tensão de comutação de segunda geração com baixo consumo de energia e alta eficiência.

• Ele pode atingir o desligamento externo com apenas 80ua de espera.

• Possui circuitos de autoproteção (uma proteção de limitação de corrente de redução de frequência em dois estágios e um circuito de proteção completo em excesso de temperatura que corta a energia em condições anormais).

• Sob condições específicas de tensão e carga de saída, o erro de tensão de saída pode ser garantido dentro da faixa de ± 4%, e o erro de frequência de oscilação pode ser garantido dentro da faixa de ± 15%.

O LM2596 tem um total de cinco pinos.Seus nomes e funções de pinos são os seguintes.

PIN 1 (VIN): É a fonte de alimentação de entrada positiva do regulador de comutação IC.Um capacitor de desvio de entrada adequado deve estar presente no pino para minimizar os transientes de tensão e fornecer a corrente de comutação necessária para o regulador.

Pino 2 (fora): interruptor interno.A tensão nesse pino muda entre aproximadamente (+vin -vsat) e aproximadamente -0,5V com um ciclo de trabalho de Voutvin.Para minimizar o acoplamento ao circuito sensível, devemos manter a área de cobre da PCB conectada a este pino ao mínimo.

Pino 3 (GND): terra do circuito

PIN 4 (FB): Sentindo a tensão de saída ajustada para concluir o loop de feedback.

PIN 5 (ON '/OFF): Ele permite que um sinal lógico seja usado para desativar o circuito do regulador de comutação, reduzindo assim a corrente total de alimentação de entrada para aproximadamente 8oua.Puxar este pino abaixo de uma tensão limite de aproximadamente 1,3 V liga o regulador, enquanto puxa este pino acima de 1,3V (até 25V) desligar o regulador.Se esse recurso de desligamento não for necessário, o pino liga/desliga poderá ser conectado ao alfinete do solo ou deixado.Em ambos os casos, o regulador estará no estado ON.

LM2596 geralmente contém as seguintes peças.

Dentro do LM2596, normalmente em 1,23V, encontraremos uma fonte de tensão de referência.Essa tensão de referência serve como base para comparar a tensão de entrada e a tensão de saída, garantindo a estabilidade da tensão de saída.

Inclui um loop de feedback que mede a tensão de saída (VOUT) e a compara a uma tensão de referência.Dessa forma, qualquer desvio na tensão de saída gera um sinal de erro amplificado e usado para ajustar o ciclo de trabalho do FET de comutação para manter a estabilidade.

Ele contém recursos internos de desligamento térmico e limitação de corrente para proteger o IC e conectar componentes contra danos.

A lógica de controle interno gerencia as operações de tempo e comutação.Geralmente é executado em uma frequência fixa e é responsável por ativar e desativar os FETs internos.

Geralmente, ele contém um transistor de efeito de campo N de potência interno (FET) usado como elemento de comutação.Este FET permite que o LM2596 alterne os caminhos de corrente, reduzindo assim a tensão.

Como em qualquer regulador de comutação, o layout da placa de circuito impresso é muito importante.A troca rápida de correntes associadas à indutância da fiação, capacitância perdida e indutância parasitária dos traços da placa de circuito impressa podem gerar transientes de tensão que podem gerar interferências eletromagnéticas (EMI) e afetar a operação desejada.Conforme indicado na imagem, para minimizar a indutância e os loops de terra, o comprimento dos fios indicado por linhas pesadas deve ser mantido o mais curto possível.Para obter melhores resultados, devem ser utilizados fundos de ponto único ou plano de solo.

Por outro lado, a área da PCB conectada ao pino 2 (emissor do interruptor interno) do LM2596 deve ser mantida no mínimo para minimizar o acoplamento a circuitos sensíveis.

Outra parte sensível do circuito é o feedback.É importante manter a fiação de feedback sensível curta.Para garantir isso, localize fisicamente os resistores de programação próximos ao regulador, ao usar a versão ajustável do regulador LM2596.

O LM2596 emprega controle PWM para manter uma tensão de saída consistente modulando os períodos de ativação e desativação do tubo de comutação.Quando a tensão de entrada excede a tensão de saída, o tubo de comutação é ativado, fazendo com que o indutor armazene energia, o capacitor para descarregar e a tensão de saída permaneça estável.Por outro lado, quando a tensão de entrada cai abaixo da tensão de saída, o interruptor desativa, levando à liberação de energia do indutor, carregamento do capacitor e tensão de saída estável.Esse mecanismo de controle PWM permite a regulação precisa da tensão de saída.

• Comunicação sem fio: pode ser usada em vários dispositivos de comunicação sem fio que precisam fornecer energia estável, incluindo módulos Bluetooth, roteadores Wi -Fi e dispositivos de comunicação móvel.Ele pode efetivamente converter a tensão de fonte de alimentação instável em tensão de saída estável, garantindo assim a operação normal de equipamentos de comunicação sem fio.

• Iluminação LED: LM2596 pode ser usada para diminuir e controlar sistemas de iluminação LED para garantir brilho constante e fonte de alimentação estável.

• Prototipagem eletrônica: também é comumente usada na prototipagem eletrônica, pois é fácil de usar e mais barata e pode fornecer a energia necessária.

• Fonte de alimentação: o LM2596 pode ser usado para projetar vários tipos de fontes de alimentação, incluindo comutação de fontes de alimentação e fontes de alimentação linear.Ele pode converter entrada de alta tensão (como 12V ou 24V) na saída de baixa tensão (como 5V ou 3,3V) que você precisa, fornecendo energia estável e confiável para sensores, iluminação LED, microcontroladores, dispositivos eletrônicos, etc.

A tensão de entrada da placa pode estar entre 4V e 35V;Sua tensão de saída pode ser ajustada entre 1,25V e 25V.Um dos reguladores da placa é um conversor de redução e o outro é o conversor de avanço.

A série de reguladores LM2596 são circuitos integrados monolíticos que fornecem todas as funções ativas para um regulador de comutação reduzido (BUCK), capaz de impulsionar uma carga 3-A com excelente regulação de linha e carga.

O LM2596 é essencialmente um regulador de tensão projetado como um conversor de buck.Ele pode lidar com tensões de entrada de até 40V, reduzindo com eficiência para produzir uma tensão de saída estável (VOUT) mais baixa que pode ser tão baixa quanto 3V ou até 35V.

O LM2596 é um IC do regulador de comutação de redução de redução popular comumente usado.A versão ajustável pode obter tensão de entrada de 4,5V a 40V e convertê -la em fornecimento de tensão variável até 3a de corrente contínua.

O conversor LM2596 DC-DC BUCK é uma ferramenta versátil e útil para converter uma tensão de entrada mais alta em uma tensão de saída mais baixa.Ele pode ser usado para alimentar vários dispositivos com diferentes requisitos de tensão de uma única fonte e possui proteção de excesso de corrente para obter maior segurança.