DC-DC開關電源穩(wěn)壓芯片選用（7-40V轉換5V和3.3V）

作者：時間：2024-09-09 來源：硬件筆記本

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一.原理圖

本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/202409/462785.htm

此電路由一個DC-DC開關穩(wěn)壓芯片（LM2596）和一個線性穩(wěn)壓芯片（AMS1117）組成，可以將7-40V的輸入電壓轉換5V和3.3V的電壓輸出。此處只對前半部分開關穩(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。網上對BUCK電路介紹很多，此處只大致講解。

BUCK基本電路形式:

三極管導通時：
電源經過三極管給電容C充電，給負載RL供電，同時電感L開始儲能。

三極管關斷時：
通過二極管構成回路，電容C和電感L為負載RL供電，但是電流在緩慢減小。

由上圖可見，通過對三極管基極施加高低電平（PWM）可以控制三極管的導通與關斷，從而達到降壓的目的。

結論：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）
因為D在0~1之間，因此輸出電壓一定小于輸入電壓。（具體推導過程可自行查找）

2.LM2596基本介紹

★LM2596是降壓型電源管理單片集成電路的開關電壓調節(jié)器。
★能夠輸出3A的驅動電流。
★轉換效率高，70%~90%。
★固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調版本可以輸出小于37V的各種電壓。

3.LM2596內部原理講解

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。

開關及基準電壓：ON/OFF引腳為低電平時開啟此芯片，同時產生一個1.235V的參考電壓，用于與反饋電壓比較，實現穩(wěn)壓。

限流保護：當經過芯片的電流大于4.5A時，芯片自動關閉。

過熱保護：當芯片溫度過高時自動關閉。

三極管輸出：可簡單理解為BUCK電路中的開關三極管。

輸出反饋：FEEDBACK腳接在電路的輸出端，通過輸出端的反饋電壓與基準電壓1.235V進行比較，從而檢測輸出電壓是否偏離所需電壓，進而對芯片進行相應的穩(wěn)壓控制。其中R1值固定2.5KΩ，R2值由芯片型號決定（不同輸出電壓，R2不同，對于電壓可調的型號，需外接R1和R2）。例如圖中所示，5V輸出的芯片R2=7.6KΩ。因為Vref=Vo*R1/（R1+R2）。1.235≈5*2.5/（2.5+7.6）

假設（以5V輸出為例）：當Vo由于Vi的波動大于5V時，反饋檢測電阻R1上的電壓將大于1.235V，此電壓Vr1與基準電壓Vref通過誤差放大器，將Vref-Vr1（為負數）的值放大（這樣，即使微小的誤差也會被檢測到）。然后送入比較器與一鋸齒波比較，比較器即對應輸出高低電平控制后級的latch（如下圖所示，占空比增大)。比較輸出為1時latch輸出低電平，比較輸出為0時latch輸出高電平，相當于對比較器輸出取反（實際latch類似于一個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電路的結論可知，占空比減小，輸出電壓減小，從而使輸出處于動態(tài)平衡，穩(wěn)定在5V。