LM2576HVT LM2576HVR系列 TI高压三端稳压器 - 图文 

Device Functional Modes (continued)

LM2576使用逐周期峰值电流限制进行过载保护。 这有助于防止损坏设备和外部组件。 每当电感器电流超过《电气特性：所有输出电压版本》中给出的ICL值时，调节器便以电流限制模式工作。 如果负载电流大于3 A或转换器正在启动，则会发生这种情况。 请记住，最大可用负载电流取决于输入电压，输出电压和电感器值。 稳压器还集成了短路保护，以防止电感电流失控。 当FB引脚（ADJ）上的电压降至约0.58 V以下时，开关频率降至约11 kHz 。 这允许电感器电流在开关断开时间内充分下降，以防止饱和。

8.1 Application Information

8.1.1 Input Capacitor (CIN)

为了保持稳定性，稳压器输入引脚必须至少旁路一个100μF的电解电容。 电容器的引线必须保持短路，并放置在调节器附近。

如果工作温度范围包括低于-25°C的温度，则输入电容值可能需要更大。 对于大多数电解电容器，随着温度和寿命的降低，电容值会减小，ESR会增加。 并联陶瓷或固态钽电容器可提高调节器在低温下的稳定性。 为了最大程度地延长电容器的使用寿命，电容器的RMS纹波电流额定值必须大于：

8.1.2 Inductor Selection

所有开关稳压器都有两种基本的工作模式：连续和不连续。两种类型之间的差异与电感器电流有关，无论该电感器电流是连续流动还是在正常开关周期的一段时间内下降到零。每种模式均具有独特的工作特性，这可能会影响调节器的性能和要求。

LM2576（或任何SIMPLE SWITCHER系列）可用于连续和不连续操作模式。

图27至图31中的电感器值选择指南是针对连续电感器电流类型的降压稳压器设计而设计的。使用电感器选择指南中显示的电感器值时，峰峰值电感器纹波电流约为最大直流电流的20％至30％。在负载电流相对较大的情况下，电路以连续模式工作（电感器电流始终在流动），但是在轻负载条件下，电路被强制为不连续模式（电感器电流在一段时间内降至零）。这种不连续的操作模式是完全可以接受的。对于轻负载（小于大约300 mA），可能需要在不连续模式下运行调节器，这主要是因为不连续模式所需的电感值较低。

选择指南选择了适合于连续模式工作的电感器值，但是如果选择的电感器值过高，则设计人员必须研究不连续工作的可能性。

电感器有不同的样式，例如罐形铁心，环形，E型框架，线轴铁心等，以及不同的铁心材料，例如铁氧体和铁粉。线轴芯是最便宜的类型，由缠绕在铁氧体棒芯上的线组成。这种结构使电感器价格便宜。但是，由于磁通量未完全包含在磁芯内，因此线轴磁芯会产生更多的电磁干扰（EMI）。由于示波器探头中的感应电压，此EMI可能会导致敏感电路出现问题或给出错误的示波器读数。

选型表中列出的电感器包括用于AIE的铁氧体罐芯结构，用于脉冲工程的铁粉环形磁芯以及用于Renco的铁氧体线圈芯。 (2)

Application Information (continued)

电感器不得超过其最大额定电流，因为它会饱和。 当电感器开始饱和时，电感迅速减小，并且电感器开始看起来主要是电阻性的（绕组的直流电阻），从而导致开关电流非常迅速地上升。 不同类型的电感器具有不同的饱和特性，选择电感器时必须考虑这一点。

电感制造商的数据手册包括电流和能量限制，以避免电感饱和。

8.1.3 Inductor Ripple Current

当切换器以连续模式运行时，电感器电流波形的范围从三角形到锯齿形（取决于输入电压）。 对于给定的输入电压和输出电压，该电感器电流波形的峰峰值幅度保持恒定。 随着负载电流的上升或下降，整个锯齿电流波形也将上升或下降。 该波形的平均DC值等于DC负载电流（在降压稳压器配置中）。

如果负载电流下降到足够低的水平，则锯齿电流波形的底部将达到零，并且切换器将变为不连续的工作模式。 这是一种完全可以接受的操作模式。 如果负载电流足够轻，则任何降压开关稳压器（无论电感值有多大）都必须不连续运行。

8.1.4 Output Capacitor

需要一个输出电容器来过滤输出电压，并且还需要一个环路稳定性。 必须使用短PCB走线将电容器放置在LM2576附近。 通常使用标准的铝电解电容就足够了，但是TI建议使用低ESR类型，以实现低输出纹波电压和良好的稳定性。 电容器的ESR取决于许多因素，包括：值，额定电压，物理尺寸和结构类型。 通常，低值或低电压（小于12 V）的电解电容器通常具有较高的ESR值。

输出纹波电压的大小主要取决于输出电容器的ESR（等效串联电阻）和电感器纹波电流（IIND）的幅度。 参见“电感纹波电流”部分。

较低的电容器值（220μF至1000μF）通常允许50 mV至150 mV的输出纹波电压，而较大容量的电容器则将纹波减小至大约20 mV至50 mV。

Output Ripple Voltage = ( IIND)(ESR of COUT) (3)

为了进一步降低输出纹波电压，可以并联几个标准电解电容器，也可以使用更高等级的电容器。 这样的电容器通常被称为高频，低电感或低ESR。 这些将输出纹波减小到10 mV或20 mV。 但是，以连续模式工作时，将ESR降低至0.03Ω以下可能会导致稳压器不稳定。

钽电容器的ESR可能很低，如果它是唯一的输出电容器，则必须仔细评估。 由于其良好的低温特性，钽可与铝电解电容器并联使用，钽占总电容的10％或20％。

电容器在52 kHz时的纹波电流额定值必须至少比峰峰值电感器纹波电流高50％。

8.1.5 Catch Diode

压稳压器需要一个二极管来为开关断开时的电感器电流提供返回路径。 必须使用短引线和短印刷电路走线将此二极管靠近LM2576放置。

由于其快速的开关速度和低的正向压降，肖特基二极管可提供最佳效率，尤其是在低输出电压开关稳压器（小于5 V）中。 快速恢复，高效或超快速恢复二极管也适用，但是某些具有突然关断特性的二极管会引起不稳定和EMI问题。 具有软恢复特性的快速恢复二极管是更好的选择。 标准60 Hz二极管（例如1N4001或1N5400等）也不适用。 肖特基和软快速恢复二极管选择指南，请参见表3。

Application Information (continued)

8.1.6 Output Voltage Ripple and Transients

开关电源的输出电压在开关频率处包含锯齿波纹电压，通常约为输出电压的1％，并且在锯齿波的峰值处还可能包含短电压尖峰。

输出纹波电压主要归因于电感器锯齿形纹波电流乘以输出电容器的ESR（请参阅“电感选择”部分）。

由于输出开关的快速开关动作以及输出滤波电容器的寄生电感，会出现电压尖峰。为了减小这些电压尖峰，可以使用特殊的低电感电容器，并且其引线长度必须保持较短。接线电感，杂散电容和用于评估这些瞬态的示波器探头都会影响这些尖峰的幅度。

可以在输出端增加一个额外的小型LC滤波器（20μH和100μF）（如图23所示），以进一步减少输出纹波和瞬变量。使用该滤波器可以将输出纹波电压和瞬态降低10倍。

8.1.7 Feedback Connection

LM2576（固定电压版本）反馈引脚必须连接到开关电源的输出电压点。 使用可调版本时，请在LM2576附近物理放置两个输出电压编程电阻，以免拾取有害的噪声。 避免使用大于100kΩ的电阻，因为这样会增加噪声吸收的机会。

8.1.8 ON/OFF INPUT

For normal operation, the ON/OFF pin must be grounded or driven with a low-level TTL voltage (typically below 1.6 V). To put the regulator into standby mode, drive this pin with a high-level TTL or CMOS signal. The ON/OFF pin can be safely pulled up to +VIN without a resistor in series with it. The ON/OFF pin must not be left open.

8.1.9 Inverting Regulator

图24显示了buck-boost配置的LM2576-12，可从正输入电压产生负12V输出。该电路将稳压器的接地引脚自举到负输出电压，然后通过将反馈引脚接地，稳压器检测到反相的输出电压并将其调节至-12V。

对于12 V或更高的输入电压，此配置中的最大可用输出电流约为700 mA。在较轻的负载下，所需的最小输入电压降至约4.7V。

这种降压-升压配置中的开关电流高于标准的降压模式设计，从而降低了可用的输出电流。此外，降压-升压转换器的启动输入电流高于标准的降压型稳压器，并且可能使输入电源过载，电流限制小于

5 A.使用延迟开启或欠压锁定电路（在负升压调节器部分中描述）可以使输入电压上升到足够高的水平，然后才允许开关打开。

由于降压和降压-升压调节器拓扑之间的结构差异，因此降压调节器设计过程部分不能用于选择电感器或输出电容器。降压-升压设计的推荐电感值范围在68μH至220μH之间，并且输出电容器的值必须大于降压设计通常所需的值。低输入电压或高输出电流需要大容量的输出电容器（以数千微法拉为单位）。 峰值电感电流与峰值开关电流相同，可通过公式4计算：

where

? fosc = 52 kHz (4) Under normal continuous inductor current operating conditions, the minimum VIN represents the worst case.

Select an inductor that is rated for the peak current anticipated.

Application Information (continued)

Feedback 4 +12 To +45 V Unregulated DC Input +VIN LM2576HV-ADJ 1 Output L1 68 μH + CIN 100 …F 2 3 GND

5 ON/OFF + D1 1N5822 COUT

2200 …F

-12 @ 0.7 A REGULATED DC INPUT

Figure 24. Inverting Buck-Boost Develops ?12 V

Also, the maximum voltage appearing across the regulator is the absolute sum of the input and output voltage.

For a ?12-V output, the maximum input voltage for the LM2576 is +28 V, or +48 V for the LM2576HV.

8.1.10 Negative Boost Regulator

降压-升压拓扑的另一种变化是负升压配置。 图25中的电路接受-5 V至-12 V的输入电压，并提供稳定的-12 V输出。 输入电压大于-12 V会使输出升高至-12 V以上，但不会损坏稳压器。

Feedback Output + VIN COUT 1 LM2576-12 4 2200 PF LOW ESR 2 + CIN 100 PF 3 GND 5 ON/OFF 1N5820 VOUT = -12 V -VIN 100 PH

-5 V to -12 V Typical Load Current

400 mA for VIN = ?5.2 V 750 mA for VIN = ?7 V Heat sink may be required.

Figure 25. Negative Boost

由于这种调节器具有升压功能，因此开关电流相对较高，尤其是在低输入电压下。 输出负载电流限制是开关最大额定电流的结果。 此外，升压调节器在负载短路的情况下也不能提供限流负载保护，因此可能需要其他一些方法（例如保险丝）。