功能描述

LM2595系列穩(wěn)壓器為單片式

3.3V、5V、12V和可調(diào)輸出版本

提供所有有源功能的集成電路

可調(diào)輸出電壓范圍，用于降壓（降壓）開關(guān)調(diào)節(jié)器，能夠

1.2V至37V±4%最大過線和負載驅(qū)動1A負載，具有優(yōu)良的線路和負載

條件規(guī)定。這些設(shè)備有固定輸出

提供TO-220和TO-263（表面電壓為3.3V、5V、12V和可調(diào)輸出Mount）軟件包版本。

確保1A輸出負載電流需要最少數(shù)量的外部

輸入電壓范圍高達40V元件，這些調(diào)節(jié)器使用簡單

包括內(nèi)部頻率補償†，并且只需要4個外部組件固定頻率振蕩器。

出色的線路和負載調(diào)節(jié)

LM2595系列在150 kHz的開關(guān)頻率規(guī)格下工作，因此允許更小尺寸的濾波器

150 kHz固定頻率內(nèi)部振蕩器組件比需要的更低

TTL關(guān)閉能力頻率開關(guān)調(diào)節(jié)器。提供標準5引線至220封裝，具有多個低功耗待機模式，IQ通常為85μA

不同的引線彎曲選項，以及5引線到263

表面貼裝封裝。通常，對于輸出電壓

使用低于12V的現(xiàn)成標準電感器，環(huán)境溫度低于50°C，不需要散熱器。

熱關(guān)機和電流限制

保護標準系列電感器可從幾個不同的制造商針對應(yīng)用LM2595系列。此功能極大地簡化了開關(guān)電源的設(shè)計。

簡單高效降壓（Buck）

調(diào)節(jié)器其他特性包括確保±4%的公差

規(guī)定輸入電壓下的輸出電壓和•線性調(diào)節(jié)器的高效預(yù)調(diào)節(jié)器

輸出負載條件，以及振蕩器上的±15%

卡上開關(guān)調(diào)節(jié)器頻率。包括外部關(guān)機，特點是正負轉(zhuǎn)換器通常為85μA備用電流。自我保護特點包括兩級頻率降低輸出開關(guān)的電流限制和在以下條件下完全保護的溫度停機故障條件。

LM2595-3.3電氣特性

標準型面規(guī)范適用于TJ=25°C，黑體字規(guī)范適用于全工況溫度范圍。

（1） 典型值為25°C，代表最有可能的標準值。

（2） 在室溫（標準型面）和極端溫度下（粗體字面）規(guī)定的所有限值。所有室溫限制100%生產(chǎn)測試。極端溫度下的所有限值均通過使用標準統(tǒng)計質(zhì)量控制的相關(guān)性進行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計算平均出貨質(zhì)量水平（AOQL）。

（3） 外部元件，如捕捉二極管、電感器、輸入和輸出電容器以及電壓編程電阻器都會影響開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)性能。當使用LM2595時，如圖21測試電路所示，系統(tǒng)性能將如電氣特性部分的系統(tǒng)參數(shù)所示。

LM2595-5.0電氣特性

標準型面規(guī)范適用于TJ=25°C，黑體字規(guī)范適用于全工況溫度范圍。

（1） 典型值為25°C，代表最有可能的標準值。

（2） 在室溫（標準型面）和極端溫度下（粗體字面）規(guī)定的所有限值。所有室溫限制100%生產(chǎn)測試。極端溫度下的所有限值均通過使用標準統(tǒng)計質(zhì)量控制的相關(guān)性進行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計算平均出貨質(zhì)量水平（AOQL）。

（3） 外部元件，如捕捉二極管、電感器、輸入和輸出電容器以及電壓編程電阻器都會影響開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)性能。當使用LM2595時，如圖21測試電路所示，系統(tǒng)性能將如電氣特性部分的系統(tǒng)參數(shù)所示。

所有輸出電壓版本電氣特性

標準型面規(guī)范適用于TJ=25°C，黑體字規(guī)范適用于全工況溫度范圍。除非另有規(guī)定，對于3.3V、5V和可調(diào)版本，VIN=12V；對于12V版本。ILOAD=200毫安

（1） 典型值為25°C，代表最有可能的標準值。

（2） 在室溫（標準型面）和極端溫度下（粗體字面）規(guī)定的所有限值。所有室溫限制100%生產(chǎn)測試。極端溫度下的所有限值均通過使用標準統(tǒng)計質(zhì)量控制的相關(guān)性進行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計算平均出貨質(zhì)量水平（AOQL）。

（3） 當?shù)诙夒娏飨拗票患せ顣r，開關(guān)頻率降低。減少量由電流過載的嚴重性。

（4） 沒有二極管，電感器或電容器連接到輸出引腳。

（5） 反饋引腳從輸出端移除并連接到0V，以強制輸出晶體管接通。

（6） 反饋引腳從輸出端移除并連接至12伏，用于3.3伏、5伏和調(diào)整。對于12V版本，則為15V輸出晶體管關(guān)斷。

所有輸出電壓版本電氣特性（續(xù)）

標準型面規(guī)范適用于TJ=25°C，黑體字規(guī)范適用于全工況溫度范圍。除非另有規(guī)定，對于3.3V、5V和可調(diào)版本，VIN=12V；對于12V版本。ILOAD=200毫安

（7） VIN=40伏。

（8） 垂直安裝的to-220封裝的環(huán)境熱阻（無外部散熱片），引線焊接到印刷電路板，銅面積（1盎司）約為1平方英寸。

（9） 將to-263封裝標簽焊接到一個0.5英寸（1盎司）的印刷電路板上，連接到環(huán)境熱電阻銅區(qū)。

（10） 將to-263封裝凸耳焊接到單面印刷電路板上（1銅區(qū)。

（11） 將to-263封裝凸耳焊接到雙面印刷電路板上，與環(huán)境熱電阻連接板LM2595S側(cè)的銅面積，以及p-c板另一側(cè)約16 in2的銅面積。參見應(yīng)用程序簡單的數(shù)據(jù)表3.4中的軟件和熱開關(guān)。

典型性能特征（圖21電路）

引腳功能

+這是IC開關(guān)調(diào)節(jié)器的正輸入電源。一個合適的輸入旁路電容器必須在該引腳上，以最小化電壓瞬變，并提供所需的開關(guān)電流調(diào)節(jié)器。

接地電路接地。

輸出內(nèi)部開關(guān)。此針腳處的電壓在（+VIN−VSAT）和大約−0.5V之間切換，使用占空比大約為VOUT/VIN。為了盡量減少對敏感電路的耦合，PC板采用銅質(zhì)連接到該引腳的面積應(yīng)保持在最小值。反饋感應(yīng)調(diào)節(jié)輸出電壓以完成反饋回路。開/關(guān)允許使用邏輯電平信號關(guān)閉開關(guān)調(diào)節(jié)器電路，從而降低總電流輸入電源電流約為85μA。將該引腳拉至閾值電壓以下約1.3V打開調(diào)節(jié)器，將此銷拉到1.3V以上（最高25V）關(guān)閉調(diào)節(jié)器趴下。如果該引腳不需要接地，則可以將其接地保持打開，在任何一種情況下，調(diào)節(jié)器都將處于接通狀態(tài)。

外部元件輸入電容器

CIN-在輸入引腳和接地引腳之間需要一個低ESR的鋁或鉭旁路電容器。它必須使用短導(dǎo)線位于調(diào)節(jié)器附近。該電容器可防止大電壓瞬變出現(xiàn)在輸入端，并提供每次開關(guān)打開時所需的瞬時電流。輸入電容器的重要參數(shù)是電壓額定值和均方根電流額定值。因為在降壓調(diào)節(jié)器的輸入電容器中流動的相對較高的均方根電流，應(yīng)選擇該電容器其均方根電流額定值而不是其電容或電壓額定值，盡管電容值和電壓額定值與均方根電流額定值直接相關(guān)。電容器的均方根電流額定值可以看作是電容器的額定功率。均方根電流通過電容器內(nèi)部的ESR產(chǎn)生功率，使電容器的內(nèi)部溫度站起來。電容器的均方根電流額定值由提高內(nèi)部電流所需的電流量決定溫度比環(huán)境溫度105℃高出約10℃。電容器的消散能力對周圍空氣的熱量將決定電容器能夠安全承受的電流量。電容器物理尺寸大，表面積大，通常具有較高的均方根電流額定值。為了一個給定的電容值，較高電壓的電解電容器在物理上比低壓電容器大，并且因此能夠向周圍空氣散發(fā)更多熱量，因此具有更高的均方根電流額定值。如果電解電容器的額定電流高于均方根值，則會縮短操作時間生活。較高的溫度會加速電容器電解液的蒸發(fā)，最終導(dǎo)致故障。選擇輸入電容器需要咨詢制造商的數(shù)據(jù)表，以獲得最大允許有效值紋波電流。對于40°C的最高環(huán)境溫度，一般指導(dǎo)原則是選擇具有紋波電流額定值約為直流負載電流的50%。環(huán)境溫度高達70°C時，a對于保守的設(shè)計，額定電流為直流負載電流的75%是一個不錯的選擇。電容器額定電壓必須至少是最大輸入電壓的1.25倍，而且通常要高得多電壓電容器需要滿足均方根電流的要求。圖26所示的圖表顯示了電解電容器值、其額定電壓和額定的均方根電流。這些曲線是從低ESR、高ESR的Nichicon“PL”系列獲得的為開關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)用設(shè)計的可靠性電解電容器。其他電容器制造商提供類似類型的電容器，但一定要檢查電容器數(shù)據(jù)表。“標準”電解電容器通常具有更高的ESR值、更低的均方根電流額定值和通常使用壽命較短。

表面貼裝固體鉭電容器因其體積小、性能優(yōu)良等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用對于輸入旁路，但必須遵守幾個預(yù)防措施。少量固體鉭電容器如果超過勵磁涌流額定值，則可能短路。當輸入電壓突然升高時，這種情況可能會發(fā)生當然，更高的輸入電壓會產(chǎn)生更高的勵磁涌流。幾家電容器制造商都有最大限度地減少產(chǎn)品電流激增的可能性。如果高開啟電流預(yù)計，可能有必要通過在鉭電容器，或選用電壓較高的電容器。與鋁電解電容器一樣，均方根紋波額定電流的大小必須與負載電流相適應(yīng)。

前饋電容器

（輸出電壓可調(diào)型）當輸出電壓大于10伏或當COUT的血沉很低時。該電容器為反饋回路增加了引線補償增加相位裕度以獲得更好的環(huán)路穩(wěn)定性。有關(guān)CFF的選擇，請參閱設(shè)計程序部分。

輸出電容器

需要一個輸出電容器來過濾輸出并提供調(diào)節(jié)器回路的穩(wěn)定性。低阻抗或必須使用設(shè)計用于開關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)用的低ESR電解或固體鉭電容器。當選擇輸出電容器時，重要的電容器參數(shù)是：100 kHz等效系列電阻（ESR）、均方根紋波電流額定值、電壓額定值和電容值。對于輸出電容器，ESR值是最重要的參數(shù)。輸出電容器需要一個有上限和下限的ESR值。對于低輸出紋波電壓，a需要低ESR值。該值由最大允許輸出紋波電壓確定，通常為1%輸出電壓的2%。但如果所選電容器的ESR極低，則有可能反饋回路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出振蕩。使用表中列出的電容器，或類似類型，將提供所有條件下的設(shè)計解決方案。如果需要非常低的輸出紋波電壓（小于15毫伏），請參閱輸出電壓部分后紋波濾波器的紋波和瞬態(tài)。鋁電解電容器的ESR值與電容值及其額定電壓有關(guān)。在大多數(shù)情況下在這種情況下，較高電壓的電解電容器的ESR值較低（見圖27）。通常，電容器可能需要更高的電壓額定值，以提供低輸出紋波電壓所需的低ESR值。在許多不同的開關(guān)設(shè)計中，輸出電容往往只能滿足三個或四個不同的電容值和幾種不同的額定電壓。請參見中的快速設(shè)計組件選擇表表2和表4列出了典型的電容器值、電壓額定值和制造商的電容器類型。電解電容器不建議用于溫度低于−25°C的環(huán)境中。冷態(tài)時，ESR急劇上升溫度通常在−25°C時升高3倍，在−40°C時升高10倍。見圖28所示曲線。

固體鉭電容器在低溫下具有更好的ESR規(guī)范，建議用于溫度低于−25°C。

捕捉二極管

當開關(guān)關(guān)斷時，降壓調(diào)節(jié)器需要一個二極管為電感電流提供一個返回路徑。這個必須是快速二極管，并且必須使用短引線和短印刷電路痕跡位于LM2595附近。由于其非常快的開關(guān)速度和低的正向電壓降，肖特基二極管提供了最好的性能，特別是在低輸出電壓應(yīng)用（5V及以下）。超快速恢復(fù)，還是高效整流器也是一個很好的選擇，但是一些具有突然關(guān)斷特性的類型可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定或電磁干擾問題。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間通常為50ns或更少。整流器因為1N5400系列太慢，不應(yīng)使用。

感應(yīng)器選擇

所有的開關(guān)調(diào)節(jié)器都有兩種基本的工作模式：連續(xù)和不連續(xù)。區(qū)別這兩種類型之間與電感器電流有關(guān)，無論它是連續(xù)流動的，還是如果它下降到零正常切換周期中的一段時間。每種模式都有不同的運行特性，這會影響調(diào)節(jié)器的性能和要求。大多數(shù)交換機設(shè)計將在負載電流低時的間斷模式。LM2595（或任何簡單開關(guān)系列）可用于操作。

在許多情況下，首選的操作模式是連續(xù)模式。它提供更大的輸出功率，更低峰值開關(guān)，電感和二極管電流，并可以有較低的輸出紋波電壓。但它確實需要更大的保持感應(yīng)器電流持續(xù)流動的電感器值，特別是在低輸出負載電流和/或高輸入電壓。為了簡化電感器的選擇過程，設(shè)計了電感器選擇指南（諾模圖）（見圖22圖25）。本指南假定調(diào)節(jié)器在連續(xù)模式下運行，并選擇電感器，將允許峰值到峰值電感器紋波電流的某個百分比最大化設(shè)計負載電流。這個峰值到峰值的電感器紋波電流百分比不是固定的，但允許改變?yōu)檫x擇不同的設(shè)計負載電流。（見圖29。）

通過允許低負載電流下電感器紋波電流的百分比增加，電感器的值和尺寸可以保持相對較低。在連續(xù)模式下工作時，電感器電流波形從三角形到鋸齒形波形類型（取決于輸入電壓），此電流波形的平均值等于直流輸出負載電流。電感器有盆芯、環(huán)面、E型芯、線軸芯等不同款式，也有不同的核心材料，如鐵氧體和鐵粉。最便宜的，線軸，棒或棒芯，包括繞在鐵氧體線軸上的線。這種結(jié)構(gòu)使電感變得便宜，但由于磁通量并不完全包含在磁芯內(nèi)部，它會產(chǎn)生更多的電磁干擾（EMl）。這種磁通量會將電壓感應(yīng)到附近的印刷電路軌跡中，從而導(dǎo)致兩種電路的問題開關(guān)調(diào)節(jié)器操作和附近的敏感電路，可能會給出錯誤的量程讀數(shù)，因為示波器探頭中的感應(yīng)電壓。另請參閱開芯電感器一節(jié)。當多個開關(guān)調(diào)節(jié)器位于同一個PC板上時，開磁芯會導(dǎo)致兩個或多個調(diào)節(jié)器電路之間的干擾，尤指在高電流下。環(huán)形或E芯電感器（閉合磁性結(jié)構(gòu)）應(yīng)在這些情況下使用。選擇表中列出的電感器包括肖特的鐵氧體E型磁芯結(jié)構(gòu)，用于用于脈沖工程的鐵粉環(huán)。超過電感器的最大電流額定值可能會導(dǎo)致電感器因銅線而過熱否則磁芯可能飽和。如果電感器開始飽和，電感迅速減小，并且電感器開始看起來主要是電阻（繞組的直流電阻）。這會導(dǎo)致開關(guān)電流迅速上升，迫使開關(guān)進入一個周期的電流限制，從而降低直流輸出負載電流。這也會導(dǎo)致感應(yīng)器和/或LM2595過熱。不同的電感器類型有不同的飽和特性，在選擇電感器時應(yīng)記住這一點。電感器制造商的數(shù)據(jù)表包括電流和能量限制，以避免電感器飽和。

間斷模式運行

選擇指南選擇適合于連續(xù)模式操作但適用于低電流的電感值應(yīng)用和/或高輸入電壓，間斷模式設(shè)計可能是更好的選擇。它需要一個物理上更小的電感器，只需要所需電感值的一半到三分之一連續(xù)模式設(shè)計。在不連續(xù)設(shè)計中，峰值開關(guān)和電感器電流會更高，但在這些低負載電流（400毫安及以下），最大開關(guān)電流仍將小于開關(guān)電流限制。不連續(xù)操作的電壓波形與連續(xù)設(shè)計有很大的不同。輸出引腳（開關(guān)）波形可能有一些阻尼正弦振鈴。（見典型性能特征圖片標題為不連續(xù)模式切換波形）此振鈴對于不連續(xù)是正常的而不是由反饋回路的不穩(wěn)定性引起的。在間斷操作中，有一段時間當開關(guān)或二極管都不導(dǎo)通時，電感器電流降到零。在這期間時間，少量的能量可以在電感器和開關(guān)/二極管寄生電容之間循環(huán)引起這種特有的鈴聲。通常情況下，這種振鈴不是問題，除非振幅變大足以超過輸入電壓，即使這樣，也幾乎沒有能量造成損壞。不同類型的電感器和/或磁芯材料會產(chǎn)生不同數(shù)量的這種特性振鈴。鐵氧體磁芯電感器的鐵心損耗很小，因此產(chǎn)生的響鈴最多。鐵粉的高鐵損電感器產(chǎn)生較少的響聲。如果需要，可以將串聯(lián)RC與電感器并聯(lián)以抑制正在響。計算機輔助設(shè)計軟件Switchers Make Simple（4.3版）將提供所有組件連續(xù)和不連續(xù)操作模式的值。

輸出電壓紋波和瞬態(tài)

在連續(xù)模式下工作的開關(guān)電源的輸出電壓將包含鋸齒波切換器頻率下的電壓，也可能包含鋸齒波峰值處的短電壓尖峰波形。輸出紋波電壓是電感器鋸齒波電流和輸出ESR的函數(shù)電容器。典型的輸出紋波電壓范圍約為輸出電壓的0.5%至3%。到獲得低紋波電壓時，輸出電容器的ESR必須很低，但是，當使用極低ESR電容器，因為它們會影響回路穩(wěn)定性，導(dǎo)致振蕩問題。如果需要極低的輸出紋波電壓（小于20毫伏），建議使用后紋波濾波器。（見圖21。）所需的電感通常在1μH到5μH之間，直流電阻較低，以保持良好的負載法規(guī)。低ESR輸出濾波器電容器也需要確保良好的動態(tài)負載響應(yīng)和紋波減少。這個電容器的ESR可能是期望的低，因為它在調(diào)節(jié)器反饋回路之外。圖30所示的照片顯示了一個典型的輸出紋波電壓，有或沒有后紋波濾波器。當用示波器觀察輸出紋波時，必須將一個短的、低電感的示波器探頭接地使用連接。大多數(shù)示波器探頭制造商提供一種特殊的探頭終端，焊接在上面調(diào)節(jié)板，最好在輸出電容器處。這提供了一個非常短的范圍接地，從而消除了與探針通常配備的3英寸接地線相關(guān)的問題紋波電壓波形更清晰、更準確。

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