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(fù)載驅(qū)動(dòng)1A負(fù)載，具有優(yōu)良的線路和負(fù)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(fù)載電流需要最少數(shù)量的外部

輸入電壓范圍高達(dá)40V元件，這些調(diào)節(jié)器使用簡(jiǎn)單

包括內(nèi)部頻率補(bǔ)償†，并且只需要4個(gè)外部組件固定頻率振蕩器。

出色的線路和負(fù)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(biāo)準(zhǔn)5引線至220封裝，具有多個(gè)低功耗待機(jī)模式，IQ通常為85μA

不同的引線彎曲選項(xiàng)，以及5引線到263

表面貼裝封裝。通常，對(duì)于輸出電壓

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

熱關(guān)機(jī)和電流限制

保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)系列電感器可從幾個(gè)不同的制造商針對(duì)應(yīng)用LM2595系列。此功能極大地簡(jiǎn)化了開關(guān)電源的設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)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(fù)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(jī)，特點(diǎn)是正負(fù)轉(zhuǎn)換器通常為85μA備用電流。自我保護(hù)特點(diǎn)包括兩級(jí)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(hù)的溫度停機(jī)故障條件。

LM2595-3.3電氣特性

標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值。

（2） 在室溫（標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試。極端溫度下的所有限值均通過使用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的相關(guān)性進(jìn)行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計(jì)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(huì)影響開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)性能。當(dāng)使用LM2595時(shí)，如圖21測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值。

（2） 在室溫（標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試。極端溫度下的所有限值均通過使用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的相關(guān)性進(jìn)行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計(jì)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(huì)影響開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)性能。當(dāng)使用LM2595時(shí)，如圖21測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)于3.3V、5V和可調(diào)版本，VIN=12V；對(duì)于12V版本。ILOAD=200毫安

（1） 典型值為25°C，代表最有可能的標(biāo)準(zhǔn)值。

（2） 在室溫（標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試。極端溫度下的所有限值均通過使用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的相關(guān)性進(jìn)行規(guī)定（SQC）方法。所有限制用于計(jì)算平均出貨質(zhì)量水平（AOQL）。

（3） 當(dāng)?shù)诙?jí)電流限制被激活時(shí)，開關(guān)頻率降低。減少量由電流過載的嚴(yán)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(qiáng)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)于3.3V、5V和可調(diào)版本，VIN=12V；對(duì)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(biāo)簽焊接到一個(gè)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(jiǎn)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(gè)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(duì)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(hào)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(gè)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(shí)所需的瞬時(shí)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?yàn)樵诮祲赫{(diào)節(jié)器的輸入電容器中流動(dòng)的相對(duì)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(duì)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(gè)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(huì)縮短操作時(shí)間生活。較高的溫度會(huì)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(duì)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(fù)載電流的50%。環(huán)境溫度高達(dá)70°C時(shí)，a對(duì)于保守的設(shè)計(jì)，額定電流為直流負(fù)載電流的75%是一個(gè)不錯(cuò)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)”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(diǎn)而被廣泛應(yīng)用對(duì)于輸入旁路，但必須遵守幾個(gè)預(yù)防措施。少量固體鉭電容器如果超過勵(lì)磁涌流額定值，則可能短路。當(dāng)輸入電壓突然升高時(shí)，這種情況可能會(huì)發(fā)生當(dāng)然，更高的輸入電壓會(huì)產(chǎn)生更高的勵(lì)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(jì)，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(fù)載電流相適應(yīng)。

前饋電容器

（輸出電壓可調(diào)型）當(dāng)輸出電壓大于10伏或當(dāng)COUT的血沉很低時(shí)。該電容器為反饋回路增加了引線補(bǔ)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(qǐng)參閱設(shè)計(jì)程序部分。

輸出電容器

需要一個(gè)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(jì)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(dāng)選擇輸出電容器時(shí)，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(duì)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(gè)有上限和下限的ESR值。對(duì)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(jì)解決方案。如果需要非常低的輸出紋波電壓（小于15毫伏），請(qǐng)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(jì)中，輸出電容往往只能滿足三個(gè)或四個(gè)不同的電容值和幾種不同的額定電壓。請(qǐng)參見中的快速設(shè)計(jì)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(shí)，ESR急劇上升溫度通常在−25°C時(shí)升高3倍，在−40°C時(shí)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(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，降壓調(diào)節(jié)器需要一個(gè)二極管為電感電流提供一個(gè)返回路徑。這個(gè)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(gè)很好的選擇，但是一些具有突然關(guān)斷特性的類型可能會(huì)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(shí)間通常為50ns或更少。整流器因?yàn)?N5400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(dòng)的，還是如果它下降到零正常切換周期中的一段時(shí)間。每種模式都有不同的運(yùn)行特性，這會(huì)影響調(diào)節(jié)器的性能和要求。大多數(shù)交換機(jī)設(shè)計(jì)將在負(fù)載電流低時(shí)的間斷模式。LM2595（或任何簡(jiǎn)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(shí)需要更大的保持感應(yīng)器電流持續(xù)流動(dòng)的電感器值，特別是在低輸出負(fù)載電流和/或高輸入電壓。為了簡(jiǎn)化電感器的選擇過程，設(shè)計(jì)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(yùn)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(gè)百分比最大化設(shè)計(jì)負(fù)載電流。這個(gè)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(jì)負(fù)載電流。（見圖29。）

通過允許低負(fù)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(duì)較低。在連續(xù)模式下工作時(shí)，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(fù)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(huì)產(chǎn)生更多的電磁干擾（EMl）。這種磁通量會(huì)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(huì)給出錯(cuò)誤的量程讀數(shù)，因?yàn)槭静ㄆ魈筋^中的感應(yīng)電壓。另請(qǐng)參閱開芯電感器一節(jié)。當(dāng)多個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器位于同一個(gè)PC板上時(shí)，開磁芯會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)或多個(gè)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(huì)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(huì)導(dǎo)致開關(guān)電流迅速上升，迫使開關(guān)進(jìn)入一個(gè)周期的電流限制，從而降低直流輸出負(fù)載電流。這也會(huì)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(shí)應(yīng)記住這一點(diǎn)。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(yùn)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(jì)可能是更好的選擇。它需要一個(gè)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(jì)。在不連續(xù)設(shè)計(jì)中，峰值開關(guān)和電感器電流會(huì)更高，但在這些低負(fù)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(jì)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(biāo)題為不連續(xù)模式切換波形）此振鈴對(duì)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(shí)間當(dāng)開關(guān)或二極管都不導(dǎo)通時(shí)，電感器電流降到零。在這期間時(shí)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(huì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(shí)，輸出電容器的ESR必須很低，但是，當(dāng)使用極低ESR電容器，因?yàn)樗鼈儠?huì)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(fù)載法規(guī)。低ESR輸出濾波器電容器也需要確保良好的動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)和紋波減少。這個(gè)電容器的ESR可能是期望的低，因?yàn)樗谡{(diào)節(jié)器反饋回路之外。圖30所示的照片顯示了一個(gè)典型的輸出紋波電壓，有或沒有后紋波濾波器。當(dāng)用示波器觀察輸出紋波時(shí)，必須將一個(gè)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(gè)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(zhǔn)確。

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