DC-DC開關(guān)電源穩(wěn)壓芯片的選用

一.原理圖

此電路由一個(gè)DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片（LM2596）和一個(gè)線性穩(wěn)壓芯片（AMS1117）組成，可以將7-40V的輸入電壓轉(zhuǎn)換5V和3.3V的電壓輸出。此處只對(duì)前半部分開關(guān)穩(wěn)壓芯片做介紹，線性穩(wěn)壓芯片另一篇文章介紹。

二.開關(guān)穩(wěn)壓芯片原理講解

BUCK降壓電路

此DC-DC芯片降壓穩(wěn)壓主要是基于BUCK電路。網(wǎng)上對(duì)BUCK電路介紹很多，此處只大致講解。

BUCK基本電路形式:

三極管導(dǎo)通時(shí)：
電源經(jīng)過(guò)三極管給電容C充電，給負(fù)載RL供電，同時(shí)電感L開始儲(chǔ)能。

三極管關(guān)斷時(shí)：
通過(guò)二極管構(gòu)成回路，電容C和電感L為負(fù)載RL供電，但是電流在緩慢減小。

由上圖可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)三極管基極施加高低電平（PWM）可以控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而達(dá)到降壓的目的。

結(jié)論：Vo=Vi*D（Vo是輸出電壓，Vi是輸入電壓，D是三極管基極PWM的占空比）
因?yàn)镈在0~1之間，因此輸出電壓一定小于輸入電壓。（具體推導(dǎo)過(guò)程可自行查找）

2.LM2596基本介紹

★L(fēng)M2596是降壓型電源管理單片集成電路的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。
★能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流。
★轉(zhuǎn)換效率高，70%~90%。
★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。

3.LM2596內(nèi)部原理講解

此芯片即是上面buck電路中三極管的部分，后面電容電感等需要外接。

開關(guān)及基準(zhǔn)電壓：ON/OFF引腳為低電平時(shí)開啟此芯片，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)1.235V的參考電壓，用于與反饋電壓比較，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

限流保護(hù)：當(dāng)經(jīng)過(guò)芯片的電流大于4.5A時(shí)，芯片自動(dòng)關(guān)閉。

過(guò)熱保護(hù)：當(dāng)芯片溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

三極管輸出：可簡(jiǎn)單理解為BUCK電路中的開關(guān)三極管。

輸出反饋：FEEDBACK腳接在電路的輸出端，通過(guò)輸出端的反饋電壓與基準(zhǔn)電壓1.235V進(jìn)行比較，從而檢測(cè)輸出電壓是否偏離所需電壓，進(jìn)而對(duì)芯片進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)壓控制。其中R1值固定2.5KΩ，R2值由芯片型號(hào)決定（不同輸出電壓，R2不同，對(duì)于電壓可調(diào)的型號(hào)，需外接R1和R2）。例如圖中所示，5V輸出的芯片R2=7.6KΩ。因?yàn)?a target="_blank">Vref=Vo*R1/（R1+R2）。1.235≈5*2.5/（2.5+7.6）

假設(shè)（以5V輸出為例）：當(dāng)Vo由于Vi的波動(dòng)大于5V時(shí)，反饋檢測(cè)電阻R1上的電壓將大于1.235V，此電壓Vr1與基準(zhǔn)電壓Vref通過(guò)誤差放大器，將Vref-Vr1（為負(fù)數(shù)）的值放大（這樣，即使微小的誤差也會(huì)被檢測(cè)到）。然后送入比較器與一鋸齒波比較，比較器即對(duì)應(yīng)輸出高低電平控制后級(jí)的latch（如下圖所示，占空比增大)。比較輸出為1時(shí)latch輸出低電平，比較輸出為0時(shí)latch輸出高電平，相當(dāng)于對(duì)比較器輸出取反（實(shí)際latch類似于一個(gè)SR觸發(fā)器，比較器輸出接到R輸入，此不做詳解）。那么三極管基極接收到的PWM占空比減小，由BUCK電路的結(jié)論可知，占空比減小，輸出電壓減小，從而使輸出處于動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在5V。

4.常用接法及元件選取

數(shù)據(jù)手冊(cè)接法
最上面的原理圖即按此接法略加修改，此為固定的5V電壓輸出。

二極管D：為了在三極管關(guān)斷時(shí)，可以立刻使此二極管導(dǎo)通形成回路，需要選擇反向恢復(fù)時(shí)間短的二極管，例如SS34（肖特基二極管）或ES2D（超快恢復(fù)二極管）。

電感L：在要求不高的情況下，選擇33uH的功率電感即可。

輸入輸出端電容C：均由一個(gè)220uF的電解電容和一個(gè)100nF的陶瓷電容構(gòu)成（最上面的原理圖）?？蔀V除高頻率和低頻率的雜波，同時(shí)輸出端還作為BUCK電路中的儲(chǔ)能電容。

5.補(bǔ)充：輸出可調(diào)電路

此為數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的輸出可調(diào)型號(hào)芯片的連接電路。相當(dāng)于把輸出固定型號(hào)芯片的檢測(cè)電阻R1，R2從芯片中提出，可根據(jù)需要自行配置。同時(shí)，如果把R2換成可調(diào)電阻，即可通過(guò)改變其阻值實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。同樣滿足Vref=Vo*R1/（R1+R2）。

Tips：在實(shí)際焊接測(cè)試的過(guò)程中，有一點(diǎn)需要格外注意：當(dāng)LM2596的輸出端沒(méi)有接220uF的大濾波電容（電解電容）時(shí)，可能會(huì)使輸出的電壓有很大的紋波，無(wú)法正常使用。