Понижающий модуль lm2596 инструкция по применению

LM2596 — это преобразователь напряжения. С его помощью входное значение снижается до 40 В, выходное — корректируется. При этом сохраняется одно значение тока — 3 А. Модуль отлично подходит для автомобильных светодиодов. Цена самых дешевых из этих устройств — около 40 рублей.

Производством надежных, доступных и удобных в эксплуатации контроллеров занимается фирма Texas Instruments. На их основе китайские предприятия изготавливают самые недорогие импульсные преобразователи, которые понижают напряжение.

Особенности преобразователей LM2596

Самый популярный вариант применения устройства — источник напряжения на основе стабилитрона. Из него получается качественный импульсный БП, который выдерживает воздействие короткого замыкания. LM2596 — полностью соответствует даташит и всем описанным параметрам.

Еще один вариант использования преобразователей — стабилизатор силы тока. Модуль данной микросхемы подключает светодиодную автомобильную матрицу LM2596 с мощностью 10 Вт, в дополнение обеспечивая предотвращение КЗ.

Эти устройства имеют свою уникальность. Они обеспечивают снижение выходного напряжения до 40 В, необходимо всего 5 внешних элементов. Напряжение шины питания “умного дома” таким образом поднимается до 36 В, а сечение кабелей — уменьшается. В районе точек потребления нужно поставить такой модуль и настроить его на необходимый вольтаж (5,9,12).

Параметры устройства

Микросхема обладает следующими характеристиками:

1. Напряжение входа — от 2,4 до 40 В.
2. Напряжение выхода — от 1,2 до 37 В, его можно регулировать и фиксировать.
3. Ток выхода — максимум 3 А.
4. Преобразовательная частота — 150 кГц.
5. КПД при низком давлении — 75%, при большом — до 95%.

Корпуса

Есть 2 вида корпусов. Для одного из них применяется установка внутрь отверстия (ТО-220). Мне больше нравится планарный вариант, так как там радиатор — это и есть плата, и отпадает потребность в приобретении еще одного внешнего радиатора. Механически он гораздо устойчивее, чем TO-220, которая в обязательном порядке должна быть к чему-то привинчена, например, к плате. В этом случае установка планарной версии — гораздо проще.

Как появились стабилизаторы линейного типа

Сначала нужно разобраться, в чем главный минус стандартных линейных преобразователей наподобие LM78XX. Основной элемент такого устройства — сильный двухполярный транзистор, который изначально был управляемым резистором.

Устройство включено в пару Дарлингтона. Основной ток задает операционный усилитель. Он увеличивает разницу между напряжением выхода и тем, которое задается ИОН, — источником опорного напряжения. Он подключается по стандартной схеме усилителя ошибки.

Схема подключения первых преобразователей

Итак, резистор включается с помощью преобразователя по последовательной схеме, при наличии нагрузки. Он контролирует сопротивление для гашения на нагрузке определенного количества Вольт. При подсчете можно установить, что, если напряжение снижается, например, с 12 до 5 В, происходит распределение входных 12 В на нагрузку и стабилизатор с отношением 7:5.

Происходит гашение “избыточных” 7 В и их превращение в тепло. Это приводит к проблемам с охлаждением, и на это тратится большое количество энергии ИП. Если питание поступает от розетки, в этом нет ничего опасного, но если от батареи или аккумулятора, данный фактор нужно учитывать.

Описанным способом вряд ли получилось бы изготовить преобразователь, увеличивающий напряжение. Лет 30 назад рассчитать такие схемы было крайне сложно. Простейшая схема этого типа — 2-тактный преобразователь с 5 до 15 В.

Такое устройство дает гальваническую развязку, но эффективность использования им трансформатора — крайне мала. Активно используется только 1⁄2 первичной обмотки.

Но это, скажем так, прототип. А теперь поговорим о современных устройствах.

Схема современного преобразователя

Микросхему удобно использовать как конвертерный step–down. сильный двухполярный ключ размещен внутри, нужно только дополнить регулятор еще несколькими компонентами — быстрым диодом, выходным и входным конденсаторами и т.д.

В вариации LM2596ADJ необходима схема обеспечения напряжения выхода: 2 резистора, либо 1 плазморезистор.

LM2596 изнутри выглядит примерно так:

ШИМ-сигнал управляется мощным ключом изнутри прибора. Точка А х% времени обладает полным напряжением, при (1–x)% — нулевое напряжение. Колебания сглаживаются LC-фильтром. Он выделяет неизменный компонент напряжения питания.

Как работает LM2596

Индуктивность не позволяет проходить через нее изменению тока. Создается высокое отрицательное напряжение самоиндукции, нагрузочное напряжение идентично разнице этого параметра для самоиндукции.

Индуктивный ток и нагрузочное напряжение поэтапно возрастают. Он замыкается на землю посредством диода и уменьшается. Значит, нагрузочное напряжение имеет меньшее значение, чем входное, и на него влияет скважность импульсов.

Напряжение выхода

Модуль производят в 4 вариантах:

1. С напряжением — 3,3 В.
2. 5 В.
3. 12 В.
4. LM2596ADJ — регулируемый вариант.

Повсеместно применяется настраиваемая версия, так как ее много на складах электронных фирм. Она не в дефиците, а дополнения к ней — самые простые, это всего лишь 2 дешевых резистора. Разумеется, популярен и вариант на 5 В.

Как сгладить пульсации напряжения вход

Получается, что если использовать LM2596 как понижающий преобразователь, конденсатор входа, стоящий сразу за диодным мостом, обладает небольшой емкостью от 50 до 100 мкФ.

Конденсатор выхода

Если частота преобразования высока, конденсатор входа тоже должен обладать большой емкостью. Потребитель с высокой мощностью не сможет серьезно снизить работоспособность данного конденсатора в ходе одного цикла.

КПД, уровень эффективности и потери тепла

Коэффициент полезного действия — не самый высокий, так как мощным ключом является двухполярный транзистор. Его падение напряжения не равно нулю, оно составляет 1,2 В. Поэтому эффективность падает и при маленьких напряжениях.

Наибольшая эффективность становится возможной при разнице между напряжением входа и выхода на уровне 12 В. Иными словами, если его снизить на 12 В, большая часть энергии уйдет на тепло.

Будем считать, что когда 12 В преобразуются в 5 В, потери при токе выхода в микросхеме равны 1,3 Вт, ток входа составляет 0,52 А. Это эффективнее преобразователя линейного типа, дающего, как минимум, потерю в 7 Вт. Потребление из сети входа — вдвое больше.

У LM2577 — втрое меньшая частота. Она намного эффективнее, так как потери во время переходных процессов не так высоки. Но устройству требуется повышенные параметры дросселя и конденсатора выхода, что приводит к лишним затратам.

Возрастание тока выхода

Ток микросхемы довольно высок, но иногда требуется еще больше.

Запараллельте преобразователи, настроенные на одинаковое напряжение выхода. При таких обстоятельствах нельзя использовать простые резисторы smd в цепи, задающей напряжение, Feedback. Применяйте резисторы с точностью до 1% или задавайте напряжение самостоятельно с помощью переменного резистора.

Если вы не уверены, что разброс напряжения мал, параллельте преобразователи с помощью небольшого шунта с сопротивлением несколько десятков мОм. Тогда всю нагрузку возьмет на себя преобразователь с наибольшим напряжением, и не факт, что он выдержит.

Можно воспользоваться высоким уровнем охлаждения с помощью большого радиатора или многослойной печатной платы крупной площади. Это помогает повысить ток.

Есть еще вариант — вынесение мощного ключа за корпус микросхемы. Поэтому есть возможность использования полевого резистора с небольшим падением напряжения, повысить КПД и ток выхода.

Как регулируется выходной ток

Это возможно только в том случае, если мы имеем дело с настраиваемым напряжением выхода в варианте LM2596ADJ. В Китае производится именно такая плата, где есть всевозможная индикация. Такой модуль можно приобрести под наименованием xw026fr4.

Если у вас нет желания использовать готовый модуль, сделайте устройство своими руками. Это не сложно. Есть только одна проблема — микросхема не управляет током, но это можно изменить.

Преобразователь тока — актуальное устройство, применяемое в световых и лазерных диодах, гальванических элементах, зарядках. Приобрести его можно в популярных интернет-магазинах.

Зарядное usb-устройство на LM2596

Можно соорудить качественный переносной зарядник. Настройте регулятор на уровень напряжения 5В, добавить к нему USB-порт и обеспечьте питание зарядного устройства. например, мне встречался аккумулятор из литий-полимера, который обеспечивает 5 ампер-часов, когда напряжение составляет 11,1 В. Этого хватит для восьмикратной разрядки обычного смартфона без учета КПД. Если его учесть, выйдет около 6 раз, не менее.

Обязательно замкните два контакта — D+ и D- usb-гнезда для сообщения телефону о его подключении к зарядному устройству и неограниченности передаваемого тока. Если же это не сделать, в “мозгу” устройства сложится информация о его подключении к ПК и зарядке током около 500 мА, то есть очень слабым. Но таким током не компенсируется энергопотребление телефона, и зарядка аккумулятора невозможна.

Предусмотрите наличие отдельного входа 12 В от машинного аккумулятора с гнездом для прикуривателя и используйте переключатель для переключения источников. Установите светодиод, сигнализирующий о включении устройства. Иначе вы забудете о выключении батареи, когда она полностью зарядится, и из-за потерь в преобразователе она полностью сядет в течение нескольких дней.

Этот аккумулятор — не лучший вариант, он работает при высоком токе. Найдите батарею с более или менее сильным током, с меньшими размерами или массой.

lm2596 hw 411

Рассмотрим еще один понижающий модуль. Его эффективность составляет 80-92%. Он применяется в разных приборах, снижающих напряжение. Он может быть блоком питания, зарядкой, контрольным преобразователем сигналов. Применяется в автомобилях для зарядки оборудования.

Напряжение входа постоянного тока составляет 4-40 В, выхода — 1,5-35 В. Самое высокое значение тока — 3 А, если он больше 1 А, нужно воспользоваться дополнительным охлаждением.

Dc Dc преобразователь

Питание электроаппаратуры успешно обеспечивается с помощью dc dc преобразователей. Это устройство применяется в вычислительной технике, приборах связи, разных контролирующих системах, автоматике.

Это довольно простая идея: происходит преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно, с частотой не в одну сотню килогерц. Оно увеличивается, а затем выпрямляется и поступает в нагрузку. Такое устройство — это импульсный преобразователь.

Главный плюс устройства — в его высоком КПД, от 60 до 90%. Также удобно то, что разброс входных напряжений довольно широк.

Светодиодный драйвер

Чтобы обеспечить стабильное электропитание, нужна специальная электросхема в виде блока или драйвера питания. Он называется led driver.

За счет электронной схемы обеспечивается стабилизация напряжения и тока, которые подводятся к кристаллу.

Данная схема автоматически не поддерживает ток. Он увеличивается при росте напряжения. Когда его допустимое значение будет превышено, кристалл разрушится от перегревания.

Этот вариант подходит для led-источников света с небольшой мощностью, но для мощных светоизлучателей он не годится категорически. Не путайте светодиодный драйвер с люминесцентной лампой, их принципы работы сильно отличаются.

Где приобрести LM2596

Купить этот преобразователь напряжения можно где угодно. Хоть на рынке, хоть в специализированном магазине радиоэлектроники. У нас например в городе продают в магазине «Радиомаркет», может и у Вас такие есть. Но я проштудировал интернет и нашел самые дешевые цены, они в Китае в магазине АлиЭкспресс. Можете купить по ссылке.

Если Вы мало что поняли из этой статьи, предлагаю посмотреть видео:

спасибо АЛЕКСАНДРУ (АК), за предоставленные стабы)

Универсальный понижающий преобразователь напряжения.

Характеристики от продавца:

Питание: 5-35 В (постоянный ток)
Выход: 1,25-30 В, 3 А (макс. 4 А). Для >15 Вт требуется теплоотвод
Постоянное напряжение (CV)
Постоянный ток (CC)
Индикация заряда
Предполагаемые способы использования:
Преобразователь для питания LED-ламп, лент и т.п.
Зарядка аккумуляторов постоянным током и напряжением с минимальной индикацией

Плата очень маленькая, влазит в спичечный коробок.
На вход подаём постоянное напряжение от 5 В до 35 В. На выходе получаем заранее заданное постоянное напряжение от 1,25 В до 30 В. Выходное напряжение не может быть больше входного минус некоторая разница (не менее 2 В). Таким образом, после настройки выходного напряжения Uвых входное Uвх можно менять в диапазоне примерно от Uвх + 2В до 35 В, выходное напряжение при этом не будет меняться.

Постоянный ток
Пока ток не превышает заданного максимума, плата выполняет роль стабилизатора напряжения, ток может быть любым, напряжение — строго заданное. Как только ток пытается подняться выше заданного, начинает работать ограничитель тока. Ток на выходе при этом фиксированный, а напряжение понижается так, чтобы через нагрузку шёл этот максимальный ток. Получается, что ни напряжение, ни ток не выходят за установленные значения.

Например, если по расчетам выходит, что выходной ток должен быть 2,5 А (например, при заданном Uвых = 5 В и нагрузке 2 Ом), но плата настроена на ограничение в 2 А, то на выходе будет 2 А и напряжение 4 В (2 А * 2 Ом), при этом будет гореть индикатор ограничения. Если теперь повысить сопротивление нагрузки до 3 Ом, то ток в выходной цепи будет идти без ограничений, напряжение снижаться не будет и будет равно заданному, ток — 5 В / 3 Ом = 1,67 А. Индикатор при этом гореть не будет.

Для настройки максимального тока закорачиваем выход через мультиметр в режиме измерения большого тока, обычно с пределом 10 А, которого здесь хватит с запасом, и выставляем крутилкой на плате необходимый ток.
для моих 4 красных eagle eye выходит 240mA проработали ночь на таких настройках и ничего не произошло не нагрелась схема не сдох светик.

Индикация заряда
Этот индикатор горит, пока ток в выходной цепи выше заданного значения. Это значение устанавливается относительно максимального тока. При установке большого максимального тока (единицы ампер) может не получиться установить индикацию на маленький ток (единицы и десятки мА).
Этот преобразователь больше подходит для относительно высоких выходных напряжений (например, 12 В и выше), но при этом он не способен работать с большими токами, т.к. рассеиваемая мощность, а значит и нагрев, при увеличении выходного тока будет всё равно только расти, а охлаждение платы минимально. Реальные характеристики преобразователя наверняка хуже заявленных, но для первичной оценки хватит и этой информации.

матчасть заимствована у skubr.

DC-DC преобразователи применяются мастерами в автомобилестроении, а также при изготовлении электроники, вычислительных машин, телекоммуникационного оборудования. Созданные по этому принципу микросхемы применяются для изменения напряжения до требуемых параметров. Одним из таких приборов является преобразователь постоянного напряжения LM2596. О функционировании подобных устройств и конкретных характеристиках этой модели мы расскажем далее.

Типы преобразователей

Для потребителей выпускают конвертеры без индуктивности и вместе с ней. Первые используются только для маломощных нагрузок. С ними создают дешевые блоки питания, поскольку берутся самые простые компоненты. Эти преобразователи выпускаются с регулируемым и фиксируемым напряжением.

Модели приборов с индуктивностью больше распространены, они удобней, поскольку применяются без гальванической развязки. В этой цепи есть один источник питания, напряжение в котором понижается и повышается с обратной полярностью.

Индуктивные модули выпускаются нескольких видов:

• Понижающие. У них напряжение на выходе ниже, чем на входе. Параметры устройств зависят от нагрузки и основных потребностей. Ключевым элементом является транзистор, который управляется через импульсный модулятор.
• Повышающий. Здесь все наоборот: показатель на выходе больше, чем на входе. Уровень увеличивается в несколько раз, при этом его можно стабилизировать и настраивать.
• С регулируемым напряжением. Эти детали используются в устройствах с ионной батареей, когда необходимо то повышенное, то пониженное напряжение. Потом устройство ослабевает, но оно все равно способно поддерживать необходимое значение.
• С гальванической развязкой. С микросхемами используются импульсные трансформаторы на несколько обмоток. Благодаря этому нет связи между входной и выходной цепью. Разница между параметрами получается существенная, поэтому она используется для компонентов с высоким напряжением.

Перечисленные устройства могут выпускаться стабилизированными или нет, точно также, как выходное напряжение может иметь гальваническую развязку или быть без нее.

Этот преобразователь поддерживает напряжение от 3 до 40 В, но ток нагрузки здесь не должен превышать 3 А. Некоторые микросхемы имеют регулируемый выход, а другие выпускаются без него. Этот момент стоит уточнять у продавцов.

На корпусе устройства есть пять контактов. Первые два отвечают за входное и выходное напряжение, третий является общим, а четвертый нужен для обратного движения. Последний используется для включения и отключения устройства. Производитель выпускает модель в разном виде, чтобы изгибы не мешали поверхностному монтажу.

Технические характеристики у детали стандартные. Параметры входного напряжения указываются на корпусе, перед этим ставится черточка. На регулируемых устройствах в конце обозначений пишется adj.

Для упрощения ремонта или создания деталей есть уже собранные регулируемые блоки питания, где основным элементом выступает микросхема LM2596. Ее наличие прописывают в наименовании товара.

Регулировка и схемы включения

Для получения необходимого уровня напряжения меняют сопротивление в собранной цепи. С этой целью придерживаются блок-схемы, которая предназначена для понижающего модуля. В этом случае контакт обратной связи подключают к резистору. В зависимости от типа микросхемы его подсоединяют к резистору или другой детали. При изменении сопротивления меняется и уровень выходного напряжения.

Требования к комплектующим и схема включения обычно описана в ТО. Катушку индуктивности, конденсаторы, диоды подбирают в зависимости от нагрузки и напряжения. Диод следует брать такой, чтобы он был рассчитан на возможное короткое замыкание.

Производитель сразу указывает, что допускать перегрева устройства при использовании понижающего модуля нельзя, особенно если ток в нагрузке превышает 2 А. При повышении показателей потребуется принудительное охлаждение.

Также во время подключения микросхемы стоит вести себя аккуратно и  не путать плюс с минусом. Если изначально все неправильно подключить, то устройство может моментально выйти из строя.

Принцип работы преобразователя

Для получения общего понимания основных возможностей этой детали, мы рассмотрим принцип ее работы:

1. Накапливается заряд. При замкнутом ключе цепь выглядит именно так. Ток идет от источника и в это же время накапливается энергия.
2. Переходит в конденсатор. При размыкании катушка держит энергию в магнитном пространстве. Уровень тока не меняется, но дополнительные импульсы энергии заставляют напряжение подниматься. Так открывается путь, проходящий через диод. Энергия переходит дальше и частично накапливается в конденсаторе.
3. Передается потребителю. После замыкания ключа энергия скапливается в области катушки. Тем временем основной потребитель получает ток, который идет от конденсатора.

Монтаж

Для установки понижающего модуля в домашних условиях используют самодельные стойки, которые делают из луженого провода. Его диаметр не должен превышать 1 мм, поскольку сама деталь тоже выпускается в миниатюрном размере. Стойки удобны при использовании, они не смещаются от обычных штырей. Во время работы и припаивания деталей они нагреваются, но не очень сильно.

Похожая конструкция используется, когда к плате требуется припаять провода. Она обеспечивает жесткость и надежную фиксацию. При этом если понижающий модуль выйдет из строя, то не придется много всего переделывать для его замены. В таком случае во время монтажа плата получается по размерам примерно такой же, как у аналогового стабилизатора.

Преобразователь постоянного напряжения LM2596 считается более привлекательным в сравнении с другими деталями, поскольку работает в широком диапазоне напряжений. Даже при использовании минимальных показателей на выходе они увеличатся в несколько раз.

Как вам статья?

Introduction: How to Use DC to DC Buck Converter LM2596

This tutorial will show how to use LM2596 Buck Converter to power up devices requiring different voltages. We will show which are the best types of batteries to use with the converter and how to get more than just one output from the converter (indirectly).

We will explain why we have chosen this converter and for what kind of projects can we use it.

Just a small note before we get started: When working with robotics and electronics please don’t overlook the importance of power distribution.

This is our first tutorial in our series on Power Distribution, we believe that Power Distribution is often overlooked and that this is a big reason why many people lose interest in robotics in the beginning, for instance they burn up their components and are unwilling to buy new components from the fear to just burn them up again, we hope that this series on Power Distribution will help you understand how to better work with electricity.

Supplies

1. LM2596 DC to DC Converter
2. 9V Alkaline Battery
3. Arduino Uno
4. Jumper Wires
5. 2S Li-Po or Li-Ion Battery
6. 2A or 3A Fuse
7. Servo Motor SG90
8. Small Breadboard

Step 1: Pinout Overview

Here You can see how the LM2596 DC to DC Converter Module looks like. You can notice that the LM2596 is an IC, and the module is a circuit build around the IC to make it work as an adjustable converter.

Pinout for LM2596 module is very simple:

IN+ Here we connect the red wire from the battery (or the power source), this is VCC or VIN (4.5V — 40V)

IN- Here we connect the black wire from the battery (or the power source), this is ground, GND or V—

OUT+ Here we connect the positive voltage of the power distribution circuit or a component powered

OUT- Here we connect the ground of the power distribution circuit or a component powered

Step 2: Adjusting Output

This is a buck converter meaning that it will take higher voltage and convert it into lower voltage. To adjust the voltage we have to do couple of steps.

1. Connect the converter with the battery or other power source. Know how much voltage you have inputted in the converter.
2. Set the multimeter to read the voltage and connect the output of the converter to it. Now you can already see the voltage on the output.
3. Adjust the trimmer (here 20k Ohm) with a tiny screwdriver until the voltage is set to the desired output. Feel free to turn the trimmer in both directions to get the feeling how to work with it. Sometimes when you use the converter for the first time you will have to rotate the trimmer screw 5-10 full circles to get it working. Play with it until you get the feeling.
4. Now that the voltage is appropriately adjusted, instead of the multimeter connect the device/module you want to power.

In the next couple of steps we would like to show you couple of examples on how to produce certain voltages and when to use these voltages. This steps shown here are from now on implied on all of the examples.

Step 3: Current Rating

Current rating of the IC LM2596 is 3 Amps (steady current), but if you actually pull through it 2 or more Amps for a long period of time it will heat up and burn out. As with most of the devices here we also have to provide sufficient cooling for it to work long and reliably.

Here we would like to draw an analogy with the PC’s and CPU’s, as most of you already know, your PC’s heat up and crash, to improve their performance we need to improve their cooling, we can replace the cooling with a better passive or air cooler or introduce even better with liquid cooling, it’s the same thing with every electronic component like IC’s. So to improve it we will glue a small cooler (heat exchanger) on top of it and this will passively distribute the heat from the IC to the surrounding air.

The image above shows two versions of the LM2596 module.

First version is without the cooler and we will use it if the steady current is below 1.5 Amps.

Second version is with the cooler and we will use it if the steady current is above 1.5 Amps.

Step 4: High Current Protection

Another thing to mention when working with power modules like converters is that they will burn out if the current goes too high. I believe that you have already understood that from the step above, but how to protect the IC from the high current?

Here we would like to introduce another component the Fuse. In this specific case our converter needs protection from 2 or 3 Amps. So we will take, let’s say a 2 Amp fuse and wire it according to the images above. This will provide the necessary protection for our IC.

Inside the Fuse there is a thin wire made of a material which melts on low temperatures, the thickness of the wire is carefully adjusted during the manufacturing so that thae wire will break (or unsolder) if the current goes above 2 Amps. This will stop the current flow and the high current won’t be able to come to the convertor. Of course this means that we will have to replace the Fuse (because it’s melted now) and correct the circuit which tried to draw too much current.

If you want to know more about the fuses please refer to our tutorial on them when we release it.

Step 5: Powering 6V Motor and 5V Controller From a Single Source

Here is an example that includes everything mentioned above. We will summarize everything with the wiring steps:

1. Connect the 2S Li-Po (7.4V) battery with the 2A fuse. This will protect our main circuit from high current.
2. Adjust the voltage to 6V with the multimeter connected on the output.
3. Connect the ground and the VCC from the battery with the converter’s input terminals.
4. Connect the positive output with the VIN on the Arduino and with the red wire on the micro servo SG90.
5. Connect the negative output with the GND on the Arduino and the brown wire on the micro servo SG90.

Here we have adjusted the voltage to 6V and powered up the Arduino Uno and the SG90. The reason why would we do that instead of using the 5V output of the Arduino Uno to charge the SG90 is the steady output given by the converter, as well as the limited output current coming from the Arduino, and also we always want to separate the motor power from the power of the circuit. Here the last thing is not actually achieved because it is unnecessary for this motor, but the converter provides us with the possibility to do that.

To understand more on why is it better to power the components this way and to separate the motors from the controllers please refer to our tutorial on batteries when it’s released.

Step 6: Powering 5V and 3.3V Devices From a Single Source

This example shows how to use the LM2596 to power two devices with two different types of voltages. The wiring can be clearly seen from the images. What we have done here is explained in the steps below.

1. Connect the 9V Alkaline Battery (can be bought in any local store) to the input of the converter.
2. Adjust the voltage to 5V and connect the output to the breadboard.
3. Connect the Arduino’s 5V to the positive terminal on the breadboard, and connect the grounds of the Arduino and the Breadboard.
4. The second device powered here is a wireless transmitter/receiver nrf24, it requires 3.3V, normally you could power it directly from the Arduino but the current coming from the Arduino is usually too weak to transmit stable radio signal, so we will use our converter to power it.
5. To do that we need to use a Voltage Divider to reduce the voltage from 5V to 3.3V. This is done by connecting the +5V of the converter to the 2k Ohm resistor, and 1k Ohm resistor to the ground. The terminal voltage where they touch is now reduced to 3.3V which we use to charge the nrf24.

If you want to know more about the resistors and the voltage dividers please refer to our tutorial about that when it’s released.

Step 7: Conclusion

We would like to summarize on what we have shown here.

• Use LM2596 to convert voltage from high (4.5 — 40) to low
• Always use a Multimeter to check the voltage level on the output before connecting other devices/modules
• Use LM2596 without a heat sink (cooler) for 1.5 Amps or lower, and with a heat sink for up to 3 Amps
• Use a 2 Amp or 3 Amp Fuse to protect LM2596 if you are powering motors drawing unpredictable currents
• Using converters you are providing stable voltage to your circuits with sufficient current which you can use to reliably control motors, in this way you will not have reduced behavior with the batteries voltage drop over time

Step 8: Extra Stuff

You can download the models we have used in this tutorial from our GrabCAD account:

GrabCAD Robottronic Models

You can see our other tutorials on Instructables:

Instructables Robottronic

You can also check Youtube channel that is still in the process of kicking off:

Youtube Robottronic

LM2596 — это импульсный понижающий регулируемый стабилизатор постоянного напряжения. Имеет высокий КПД. Меньше нагревается если сравнивать с модулями на линейных стабилизаторах. Источник питания может применяться в широком спектре устройств. К безусловным достоинствам относится работа в ощутимом диапазоне входного напряжения. Вместе с большим КПД это дает хорошие результаты при последовательном включении DC-DC LM2596 с химическими источниками тока, солнечными панелями или ветряными генераторами.

Дополнив преобразователь DC-DC LM2596 трансформатором, выпрямителем и фильтром получим блок питания. На входе стабилизатора напряжение должно быть большее выходного минимум на 1.5 В. При потреблении мощности от DC-DC LM2596 более десяти Вт следует применять средства охлаждения.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Содержание

• 1 Технические характеристики преобразователя LM2596
• 2 Принципиальная схема преобразователя LM2596
• 3 Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя
• 4 Фото галерея
• 5 Материалы
• 6 Купить LM2596 на AliExpress
• 7 Похожие записи

Технические характеристики преобразователя LM2596

• Эффективность преобразования (КПД): до 92%
• Частота переключения: 150 кГц
• Рабочая температура: от -40 до + 85 °C
• Влияние изменения входного напряжения на уровень выхода: ± 0.5%
• Поддержание установленного напряжения с точностью: ± 2.5%
• Входное напряжение: 3-40 В
• Выходное напряжение: 1.5-35 В (регулируемое)
• Выходной ток: номинальный до 1А, от 1 до 2А заметно возрастает нагрев, предельный 3A (требуется дополнительный радиатор)
• Размер: 45x20x14 мм

Принципиальная схема преобразователя LM2596

В некоторых модулях защитный диод D1 включен обратно-параллельно на входе, но в таком случае не нужно забывать подсоединить и предохранитель на входе, который сгорит, если перепутать полярность, также этот диод защищает от всплесков напряжения на выходе.

Существуют варианты с прямым включением диода D1 (SS34, SS54) на входе, обычно это диоды Шоттки, у этих диодов есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0.2-0.4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.
Но дешёвые модули на базе LM2596 не имеют защитного диода, с одной стороны — это минус, так как случайно можно убить преобразователь перепутав полярность на входе, а с другой стороны — это плюс, потому что на диоде будет падать некоторое напряжение и греться при больших токах.

Схема подключения LM2596 DC-DC преобразователя

Подключается преобразователь очень просто, не стабилизированное напряжение подается на контакты модуля +IN, –IN (плюс и минус соответственно), а выходное напряжение снимается с контактов платы +OUT, -OUT.

С обратной стороны есть стрелка, что указывает в какую сторону идёт преобразование.

Фото галерея

Материалы

Скачать документацию/datasheet LM2596.pdf
LM2596 Большой тест понижающего преобразователя напряжения

Купить LM2596 на AliExpress

Похожие записи

Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами.

Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные.

Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится.
В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.

Доставка и внешний вид:
Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное.
Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора.
Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение.

Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.

Схема проще не придумаешь:

Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отличаются. Видимо что есть в наличии, то и ставят. Хуже уже не будет.

На скорую руку припаял провода и нагрузку в виде проволочного резистора 2.2 Ом 10 Вт.
Для ограничения температуры при нагреве, резистор был помещен в воду.

На стенде доступно 2 напряжения 12 Вольт и 24 Вольта. Первое включение провел без нагрузки, для регулировки выходного напряжения, что бы не сжечь платку. Вращая винт резистора добился напряжения на выходе 5 Вольт.
Нагрузка 2.2 Ом подразумевает ток 2.27 Ампера, что укладывается в заявленные параметры платы а так же мои потребности с небольшим запасом, поскольку я раздобыл сдвоенный разъем с дохлой материнской платы:

По 1 Амперу на порт.

10 минут работы под нагрузкой и дикий нагрев платы. Фото с тепловизора:

Обратная сторона

Ахтунг! Температура 115С на диоде и 110С на микросхеме (сторона с деталями) и 105С с обратной стороны.
Температура дросселя около 70С, многовато, но в насыщение не входит.
Предельная температура для диода 150С, а для микросхемы 125С.

Ни в какие ворота не лезет. Начал думать что это брак или в очередной раз я купил дешевую фигню.
Скачал документацию на микросхему и обнаружил что этот преобразователь имеет паршивенькое КПД. А все из за того, что ключевой элемент в микросхеме является биполярный транзистор, который хоть и работает в ключевом режиме, но в открытом состоянии на нем падает прилично напряжения.
Повышение напряжения на входе до 24 Вольт ситуацию никак не спасло.
График КПД при токе нагрузки 3 Ампера:

Т.е. примерно 80% при питании от борт сети автомобиля. Выходит на микросхеме выделяется при нагрузке 3 А 3.7Вт, а еще греется диод и дроссель. Заменой диода (3А 40В) и дросселя (47мкГн), а так же установкой радиатора можно было бы решить проблему с нагревом, но к чему такие усилия, когда за те же деньги можно взять более продвинутые понижающие преобразователи.

Попытка исправить ситуацию:
На обратную сторону через теплопроводящий клей установил небольшой радиатор (распилил радиатор от неисправного блока питания компьютера).


Диод планировал брать там же из «дежурки» С дросселем немного сложнее, но думаю нашел бы с большим сечением обмоточного провода (учитывая приличный разброс индуктивности в применяемых китайцами дросселях).
Попытка включить и снять показания температуры привела к краху =) я перепутал полярность и спалил микросхему. Сэкономил, надо было штук 5 сразу брать на эксперименты, а лучше не брать вообще, ибо этот древний преобразователь настолько ужасен что в конкретно примененной плате даже 50% характеристик не отрабатывает.

Выводы неутешительны:
Плата в том виде, как она продается не оправдывает заявленные характеристики. Причем зависимость от тока нагрузки гораздо выше, чем от изменения напряжения. Доработать плату можно заменив половину деталей, но какой в этом смысл?

Все же если вам нужен понижающий преобразователь (step down), то лучшей альтернативой обозреваемому были бы преобразователи собранные на микросхемах: LM2577, LM 2678 и аналогичных. На данный момент я уже заказал несколько плат на пробу заявлено КПД 96%

Регуляторы серии LM2596 это монолитные интегральные схемы, которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора, поддерживающие 3А в линии нагрузки. Эти устройства доступны в версиях с фиксированными выходными напряжениями 3,3 В, 5В, 12В, и изменяемым выходным напряжением.
Требуют минимальное количество внешних компонентов, просты в использовании и включают в себя частотную компенсацию с фиксированной частотой кварцевого генератора.
Микросхемы серии LM2596 работают на частоте 150 кГц, позволяя использовать компоненты фильтра меньшего размера. Микросхемы доступны в стандартном исполнении  в корпусах TO-220  и  TO-263 для поверхностного для монтажа.Они обеспечивают гарантированный  допуск ±4% на выходное напряжение в пределах указанного входного напряжения и выходной нагрузки. Ток потребления в режиме ожидания 80 мкА .

Защита схемы дает возможность двукратного снижение предельного тока для выходного ключа, и полное отключение в случае перегрева.

Особенности
— 3.3 В, 5В, 12В, и регулируемое

выходное напряжение
— регулируемый диапазон выходного напряжения от 1.2 В до 37В
— ±4%  стабильность напряжения в цепи нагрузки
— доступны в TO-220 и TO-263 исполнения
— гарантированный выходной ток нагрузки 3А
— диапазон входного напряжения до 40В
— требует только 4 внешних компонента
— превосходные нагрузочные технические характеристики
— 150 кГц фиксированная частота внутреннего генератора
— TTL возможность выключения
— низкое энергопотребление режим ожидания, IQ, как правило, 80 мкА
— высокая эффективность
— использование легко доступных стандартных индуктивностей
— тепловое отключение и защита по току
Применение
— простой высоко эффективный ступенчатый регулятор
— ключевые регуляторы
— преобразователь из положительного в отрицательный

Схема подключения (Для фиксированного входного напряжения)

Абсолютные максимальные значения (1)

Напряжение питания	45В
Напряжение на выводе ON/OFF	-0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Feedback (Обратная связь)	-0.3 ≤ В ≥ +25 В
Напряжение на выводе Ground (стабильное)	-1В
Рассеиваемая мощность	Внутренне ограничена
Диапазон температур хранения	от -65°C до +150°C
Электростатическая восприимчивость
Для модели человеческого тела(2)	2 кВ
Значения температур
Корпус DDPAK/TO-263
Конвекция (60 сек.)	+215°C
Ик излучение	+260°C
Корпус TO-220 (Пайка, 10 сек.)	+260°C
Максимальная температура p-n перехода	+150°C

(1) Абсолютные максимальные значения показывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства. Эксплуатационные значения указывают условия в которых устройство может функционировать, но не обеспечивают конкретные пределы производительности. Для обеспечения спецификаций и условий испытания см. Электрические характеристики.

(2) Модель человеческого тела представляет собой конденсатор 100 пФ, который разряжается на каждом выводе, через резистор 1,5 кОм.

Эксплуатационные значения

Диапазон температур	−40°C ≤ TJ  ≤ +125°C
Напряжение питания	от 4,5 В до 40 В

Электрические характеристики LM2596-3.3

Спецификация для T_J = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-3.3	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
VOUT	Выходное напряжение	4.75 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A	3,3		В
	3.168/3.135	В (мин.)
3.432/3.465	В (макс.)
η	Эффективность	VIN = 12 В, ILOAD = 3A	73		%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики LM2596-5.0

Спецификация для T_J = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-5.0	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
VOUT	Выходное напряжение	7 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A	5,0		В
	4.800/4.750	В (мин.)
5.200/5.250	В (макс.)
η	Эффективность	VIN = 12 В, ILOAD = 3A	80		%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики LM2596-12

Спецификация для T_J = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-12	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
VOUT	Выходное напряжение	15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A	12		В
	11.52/11.40	В (мин.)
12.48/12.60	В (макс.)
η	Эффективность	VIN = 25 В, ILOAD = 3A	90		%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики LM2596-ADJ

Спецификация для T_J = 25°C  — стандартным шрифтом. Для других значений рабочих температур — жирным шрифтом.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-ADJ	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
VFB	Напряжение обратной связи	15 В ≤ VIN ≤ 40 В, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A	1.230		В
	1.193/1.180	В (мин.)
1.267/1.280	В (макс.)
η	Эффективность	VIN = 12 В, ILOAD = 3A	73		%

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Внешние компоненты такие как ограничивающие диод, катушка индуктивности, входной и выходной конденсаторы, программируемые напряжением резисторы могут повлиять на характеристики системы импульсного регулятора. Когда LM2596 используется, как показано на рисунке 1 (Испытание цепи), характеристики системы будут выглядеть, как показано в параметрах системы в разделе электрические характеристики.

Электрические характеристики для всех версий выходного напряжения

Спецификация  стандартным  шрифтом для T_J = 25°C, и жирным шрифтом для других значений  диапазона рабочих температур. Если не указано иное, V_IN = 12 В для 3.3 В, 5 В, и регулируемой версии и V_IN = 24 В для 12 В  версии. I_load = 500 мА.

Обозначение	Параметр	Условия	LM2596-XX	Ед. изм. (Предельные)
Тип. (1)	Предельные (2)
Ib	Ток смещения обратной связи	Только для регулируемой версии, VFB = 1.3 В	10		нА
	50/100	нА(макс.)
fo	Частота генератора	См.(3)	150	127/110	кГц
	127/110	кГц(мин.)
	173/173	кГц(макс.)
Vsat	Напряжение насыщения	Iout = 3 А (4),(5)	1.16		В
	1.4/1.5	В(макс.)
DC	Макс. коэффициент заполнения	См. (5)	100		%
Мин. коэффициент заполнения	См. (6)	0
ICL	Предельный ток	Пиковый ток (4),(5)	4.5		А
	3.6/3.4	А(мин.)
	6.9/7.5	А(макс.)
IL	Выходной ток утечки	Напряжение на выходе 0 В (4),(6)		50	мкА(макс.)
Напряжение на выходе -1 В (7)	2		мА
	30	мА(макс.)
IQ	Ток покоя	См. (6)	5		мА
	10	мА(макс.)
ISTBY	Ток покоя в режиме ожидания	Напряжение на выводе вкл./выкл. 5 В(выкл.)  (7)	80		мкА
	200/250	мкА(макс.)
θJC	Тепловое сопротивление	Корпус TO-220 или TO-263 от кристалла к корпусу	2		°C/Вт
θJA	Корпус TO-220, от кристалла к окружающей среде	50		°C/Вт
θJA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	50		°C/Вт
θJA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	30		°C/Вт
θJA	Корпус TO-263, от кристалла к окружающей среде	20		°C/Вт
	Вывод вкл./выкл. как дискретный вход		1.3		В
VIH	Пороговое напряжение	Нижнее (Вкл.)		0.6	В(Макс.)
VIL	Верхнее (Выкл.)		0.2	В(Мин.)
IH	Ток на выводе вкл./выкл.	VLOGIC = 2.5 В (Вкл.)	5		мкА
	15	мкА(макс.)
IL	VLOGIC = 0.5 В (Вкл.)	0.03		мкА
	5	мкА(макс.)

(1) Типовые значения при 25 °C, представляющие собой норму.

(2) Все пределы гарантированы при комнатной температуре (стандартный шрифт) и для экстремальных температур (жирный шрифт). Все пределы для комнатной температуры прошли 100% проверку на производстве. Все пределы для экстремальных температур  гарантируются посредством корреляции с использованием метода стандартного статистического контроля качества (SQC). Все пределы используются для расчета среднего выходного уровня качества (AOQL).

(3) Частота переключения уменьшается, когда активируется вторая стадия с ограничением тока.

(4) Нет диода, катушки индуктивности или конденсатора, подключенных к выходным контактам.

(5)  Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 0V, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на ON.

(6) Контакт Feedback отключен от выхода и подключен к 12V для 3.3V, 5V, и ADJ. версий, и 15V для 12V версии, чтобы заставить выходной транзистор переключиться на OFF.

(7) V_IN = 40 В.

Схемы включения

Схема представленная на Рис. 1 использует вывод включения/выключения (ON /OFF), чтобы обеспечить временную задержку между моментом изменения напряжения на входе и  изменением напряжения на выходе. При повышении напряжения на входе, начинает заряжаться конденсатор С1, тем самым устанавливая высокий уровень напряжения на выводе  ON /OFF, что удерживает регулятор в выключенном состоянии. После того как конденсатор зарядится, ток в цепи прекращается, и на выводе ON /OFF через резистор R2 устанавливается низкий уровень напряжения. Это включает регулятор. Резистор R1 служит для ограничения напряжения на выводе ON /OFF (максимум 25 В), а также снижает чувствительность к помехам в цепи питания и ограничивает ток заряда конденсатора C1. При высокой пульсации напряжения на входе, следует избегать большого времени задержки, так как пульсация на выводе ON /OFF осложнит работу схемы. Эта схема будет полезна там, где источник питания на входе имеет ограничения по току. Она позволяет входному напряжению увеличиться до рабочего напряжения и только потом подключает регулятор.

Блокировка при снижении напряжения

В некоторых схемах применения LM2596 требуется, чтобы микросхема оставалась отключена до тех пор, пока входное напряжение не достигнет заданного уровня. Функция блокировки при снижении напряжения применяется в схемах импульсных преобразователей, показанных на Рис. 2, Рис. 3. В схеме на Рис. 2 имеется постоянное напряжение для включения и отключения, задаваемое стабилитроном Z1. Если нужен гистерезис,  схема на Рис. 2 может обеспечить напряжение включения отличное от напряжения выключения (напряжение на стабилитроне плюс примерно 1 В). Общий гистерезис при этом представляется приблизительно равным выходному напряжению. Если напряжение на стабилитроне превышает 25 В, подключается дополнительный резистор 47 кОм. Он соединяет вывод ON /OFF с землей для того, чтобы напряжение на этом выводе оставалось в пределах 25 В.

Схема инвертора

Схема на Рис. 3 преобразует положительное напряжение на входе в отрицательное на выходе с общей землей.  Схема работает как стабилизатор с компенсационной обратной связью. В данной схеме для получения – 5 В применяется LM2596-5.0. Для получения других значений выходного напряжения могут применяться другие серии LM2596, в том числе и регулируемая. Поскольку  такая топология может поддерживать выходное напряжение больше или и меньше входного, выходной ток в значительной степени зависит от входного и выходного напряжений. Кривые представленные на Рис 4.  Дают возможность подбора тока в нагрузке при различных значениях входного и выходного напряжений. Максимальное напряжение на регуляторе равно абсолютной сумме входного и выходного напряжений и не должно превышать 40 В. Например при преобразовании напряжения + 20 В в -12 В, на входе регулятора будет напряжение 32 В относительно земли. Диод D1 служит для фильтрации пульсаций или шумов от прохождения через конденсатор C_IN на выход, при небольшой нагрузке или без нее. Диод Шоттки рекомендуется применять при низких входных напряжениях (из-за низкого падения напряжения), для более высоких напряжений можно использовать диод с накоплением заряда (импульсный диод).

Без диода D3 при подаче напряжения на вход, зарядный ток через конденсатор C_IN может дать положительное напряжение в несколько вольт на выходе. Диод D3 ограничивает это напряжение.

Из-за различий в работе инверторов стандартная процедура разработки схемы не использует метод подбора индуктивности. В большинстве случаев применяется индуктивность 33 мкГн, 3.5 А.

Тип инвертора показанный на Рис. 3  Требует больших суммарных токов на входе для запуска, даже при небольших значениях нагрузки. При запуске инвертора  токи на входе достигают максимальных значений ( для LM2596 4.5 А) и должны удерживаться на этом уровне не менее 2 мс, пока напряжение на выходе не достигнет номинального значения. Фактическое время зависит от выходного напряжения и емкости конденсатора C_OUT. Из-за больших пусковых токов в схеме используется задержка запуска, задаваемая цепочкой C1, R1 и R2 . Задержка запуска дает время зарядиться конденсатору C_IN, а тот в свою очередь обеспечивает больший ток на входе. Увеличивая емкость C_IN, можно добиться работы в более сложных условиях эксплуатации.

CIN — 68 мкФ/25 В танталовый серии Sprague 595D или 470 мкФ/50 В электролитический Panasonic HFQ
COUT —47 мкФ/20 В танталовый Sprague 595D или 220 мкФ/25 В электролитический Panasonic HFQ

Схема отключения регулятора

Использование вывода ON /OFF в схеме импульсного понижающего стабилизатора, для отключения, очень просто. Для включения стабилизатора на вывод ON /OFF нужно подать напряжение ниже 1.3 В (относительно земли). Для выключения нужно подать напряжение выше 1.3 В. В схеме инвертора применяется другая цепь, так как вывод GND подключен не к земле, а к выходу с отрицательным уровнем напряжения.  Два разных метода отключения инвертора показаны на Рис. 5 и Рис. 6.

• C_IN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
• C_OUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
• D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
• L1—47 мкГн, L39, Renco

• C_IN—470 мкФ, 50 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
• C_OUT—330 мкФ, 35 В, электролитический Panasonic, “HFQ Series”
• D1—5 A, 40В диод Шоттки, 1N5825
• L1—47 мкГн, L39, Renco
• R1—1 кОм, 1%
• R2 рассчитывается по формуле: 
• C_FF подбирается из таблиц ниже

Выходное напряжение (В)	Емкость CFF
2	33 нФ
4	10 нФ
6	3.3 нФ
9	1.5 нФ
12	1 нФ
15	680 пФ
24	560 пФ
28	390 пФ

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Все знают о китайских модулях понижающих преобразователей на LM2596S, доступных по цене менее 100 рублей в большинстве интернет-магазинов. Модуль представляет собой импульсный источник питания постоянного напряжения (CV), в котором выходное напряжение стабилизировано и устанавливается многооборотным подстроечным резистором.

Модуль LM2596

Возникла идея использовать один из этих модулей с LM2596S для управления низковольтными светодиодами с использованием источников питания 9–12 В. Данный модуль может использоваться только в режиме CV, но бывает нужна функция ограничения тока – стабилизация постоянного тока (CC). Для адаптации этой микросхемы требуется внешняя схема датчика тока нагрузки. Вот принципиальная схема.

Токовый адаптер для модуля – схема

Как видите, это очень простая доработка, подходящая для размещения в модуле. Здесь нагрузка (OUT) получает питание от модуля LM2596S (IN) через схему адаптера. Затем адаптер контролирует ток нагрузки и выдает ОС (FB) на вход обратной связи (вывод 4 микросхемы LM2596S), чтобы управлять током нагрузки в заранее определенных пределах.

Контакт FB модуля LM2596

В документации на LM2596-ADj видно типичный пример включения. В примере резисторы R1 и R2 образуют делитель для отправки напряжения обратной связи на вывод обратной связи LM2596. Если напряжение ОС >1,23 В, выходное значение слишком велико, и LM2596 понижает выход до тех пор, пока опорное напряжение обратной связи не вернется к 1,23 В. Итак, можем проделать хитрость, просто подавая туда его, чтобы уменьшить выход до предела перегрузки по току. Если это так, LM2596 сочтет напряжение слишком высоким и немедленно снизит выходное напряжение.

LM2596AJ пример применения микросхемы по даташиту

Хотя модуль LM2596S точно следует включению из даташита, есть некоторые явные отклонения – можете увидеть их на схеме китайского модуля LM2596S, приведенной ниже.

Схема китайского модуля на LM2596S

Возвращаясь к конструкции адаптера, тут ключевым компонентом является резистор измерения тока R1. Вставив резистор для измерения тока между нагрузкой и выходом модуля, можем измерить ток, подаваемый на нагрузку. Резистор 2,2 Ом установит на нем около 700 мВ при токе 330 мА.

Когда значение тока превысит пороговый уровень, транзистор T1 будет направлять управляющее напряжение, чтобы установить контакт обратной связи выше его опорного напряжения. Светодиод LED1 является простым индикатором схемы, а конденсаторы C1 и C2 являются дополнительными стабилизаторами.

Схема с одним транзистором S8550 поможет справиться с поставленной задачей. При входе 3,0 В анод диода 1N4148 (D1) может получать около 2,3 В, а на конце резистора 2K (или 2K2) R3 будет около 1,6 В, что выше опорного напряжения 1,23 В, таким образом LM259S в модуле снижает выходное напряжение, что также снижает ток. Эта идея была успешно протестирована с различными модулями LM2596S.

Стабилизатор тока для LED

Таким образом получилась небольшая схема для добавления функции ограничения тока в модуль импульсного регулятора понижающего преобразователя LM2596S. Тест проводился со стандартным белым светодиодом мощностью 1 Вт на макетной плате и он отлично работал.

Кстати, китайские производители бывает используют поддельные микросхемы с маркировкой LM2596S! Такой себе клон LM2576-ADJ, переименованный в LM2596S-ADJ. Частота переключения LM2576 составляет около 50 кГц по сравнению с 150 кГц у LM2596, что позволяет легко увидеть это на осциллографе. Следующая заметная вещь – это значение индуктивности, 47 мкГн вместо рекомендуемых 33 мкГн.

В общем есть много вариантов модуля. Кроме того, часто нет конденсатора прямой связи (CFF), который может потребоваться параллельно с верхним резистором обратной связи, если выходное напряжение превышает 10 В, для обеспечения стабильности. Не рекомендуется использовать эти поддельные модули с непрерывной нагрузкой более 1 А, а также для нагрузок, требующих более 9 В.

Также чтобы использовать схему адаптера в реальности, сначала рассчитайте необходимый ток нагрузки, чтобы установить значение резистора считывания тока используя закон Ома. Затем включите схему, не подключая нагрузку, и отрегулируйте выходное напряжение до необходимого значения с помощью подстроечного резистора модуля LM2596S. Наконец, подключите нагрузку и сделайте пробный запуск. Обратите внимание на собственное падение напряжения на резисторе считывания тока. Лучше рассмотреть возможность установки входного напряжения немного выше, чтобы компенсировать это, но большинство нагрузок нормально работают и с немного более низким напряжением.

Форум

Микросхема LM2596 это монолитный DC-DC преобразователь постоянного напряжения 3-40 вольт до уровня 3.3, 5, 12 вольт, с максимальным током нагрузки до 3 A. Есть версии с регулируемым выходом. Устройство характеризуется наличием внутренней частотной компенсации, рабочей частотой 150 кГц, защитной схемой от короткого замыкания и полного отключения при перегреве. Применяется в регулируемых импульсных блоках питания, стабилизаторах, светодиодных драйверах и др.

Распиновка

Корпус устройства имеет пять контактов, которые имеют следующее назначение:

1. входное напряжение (V_IN);
2. преобразованное выходное напряжение (V_OUT);
3. общий контакт (Gnd);
4. для обратной связи (Feedback);
5. включение/выключение (ON/OFF).

Производится в классическом корпусе TO-220 (модель LM2596T), с различными вариантами свинцового изгиба и для поверхностного монтажа TO-263 (модель LM2596S), D2PAK-5.

Характеристики lm2596 DC-DC

Микросхема lm2596 имеет следующие технические характеристики:

• Напряжение — вход: от 4 до 40 В (до 60 вольт в версии HV);
• Напряжение — выход: от 1.25 до 37 В (фиксированное/регулируемое);
• Номинальный выходной ток: 2 А;
• Максимальный выходной ток, с теплоотводом: до 3 А;
• Выходная пульсация: < 30 мВ;
• Рабочая частота: 150 кГц;
• КПД при низких напряжениях 70-75%, высоких до 95%;
• Рабочая температура: от – 45 до +85 °C

Маркировка

Устройство выпускается с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Обычно, производители указывают номиналы выходного напряжения через дефис на корпусе микросхемы, например -3.3, -5.0, -12. Если выходное питание регулируемое, то в конце маркировки указано adj, например lm2596t adj.

Hw 411 dc-dc,  c таким дополнением в наименовании товара продаются уже готовые модули регулируемых блоков питания, в которых lm2596s-adj или его аналоги является основным элементом. Такие сборки еще называют регулируемыми стабилизаторами напряжения на lm2596. Встречаются HW-411 на базе более новой микросхемы XL4015, с улучшенными характеристиками по току до 5 А. Некоторые производители оснащают HW 411 дисплеем, он отображает информацию о его работе и выдаваемом выходном питании.

Регулировка

Для получения требуемого уровня выходного напряжения надо изменить сопротивление в цепи обратной связи микросхемы. Вот функциональная блок-схема понижающего модуля lm2596 dc dc.

Таким образом, надо подключить к контакту Feedback переменный резистор. В зависимости от версии микросхемы он будет соединен последовательно с внутренним резистором R₂. Путем изменения сопротивления переменного резистора, надо добиться необходимого уровня на выходе микросхемы.

Типовые схемы включения

Порядок подбора элементов и схемы включения с фиксированным и регулируемым питанием приведен в техническом описании устройства. В зависимости от требуемого выходного напряжения и тока в нагрузке, подбирают катушку индуктивности (L1), управляющий диод (D1), конденсаторы на выходе (C_OUT) и входе (C_IN) микросхемы. Управляющий диод подбирают, учитывая возможное появление короткого замыкания на выходе микросхемы. Типовая схема с регулируемым выходным напряжением приведена ниже.

Данная схема взята из datasheet от производителя Texas Instrument. Это техническое описание включает онлайн-калькулятор для подбора элементов для этой схемы. Для использования его придется пройти процедуру регистрации на сайте производителя. В связи с популярностью устройства, в сети встречаются перевод технического описания на русском языке.

Меры безопасности

Не допускайте перегрева устройства, особенно при потреблении тока в нагрузке более 2 А. При увеличении потребляемой мощности потребуется охлаждение.

При подаче напряжения не перепутайте плюс с минусом. Неправильное подключение к источнику питания, чаще всего, приводит к выходу устройства из строя.

Аналоги

В качестве замены могут подойти следующие интегральные схемы: LM2678, L5973D, ST1S10, ST1S14, XL4015.

Производители и DataSheet lm2596

Производят следующие компании:

• Texas Instrument;
• ON Semiconductor.