LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。
LM2576特性
最大輸出電流：3A;
最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V;
輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選;
振東頻率：52kHz;
轉(zhuǎn)換效率：75%～88%（不同電壓輸出時的效率不同）;
控制方式：PWM;
工作溫度范圍：-40℃～+125℃
工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制;
工作模式控制：TTL電平兼容;
所需外部元件：僅四個（不可調(diào)）或六個（可調(diào)）;
器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制;
封裝形式：TO-220或TO-263。
LM2576內(nèi)部框圖
LM2576的內(nèi)部框圖如圖2所示，該框圖的引腳定義對應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。
圖 2
LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓， 通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可調(diào)-ADJ時開路）， R2分別為1.7 kΩ（3.3V）、3.1 kΩ（5V）、8.84 kΩ（12V）、11.3 kΩ（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值 1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。
由圖1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。
圖 3
LM2576管腳定義
圖 5
LM2576引腳功能
1）VIN—輸入電壓端，為減小輸入瞬間電壓和給調(diào)節(jié)器提供開關(guān)電流，此接腳應(yīng)接旁路電容CIN；
2）OUTPUT—穩(wěn)壓輸出端，輸出高電壓為（VIN－VSAT），輸出低電壓為-0.5V。
3）GND—電路地；
5）ON/OFF—控制端，高電平有效，待機(jī)靜態(tài)電流僅為75μA
LM2576絕對最大額定值
LM2576工作原理
為了產(chǎn)生不同的輸出電壓， 通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可調(diào)-ADJ時開路）， R2分別為1.7 kΩ（3.3V）、3.1 kΩ（5V）、8.84 kΩ（12V）、11.3 kΩ（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值 1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。
LM2576外圍元件的選擇
1） 輸入電容CIN：
要選擇低ESR的鋁或鉭電容作為旁路電容，防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬間電壓。還有，當(dāng)你的輸入電壓波動較大，輸出電流有較高，容量一定要選用大些，470μF--10000μF都是可行的選擇；電容的電流均方根值至少要為直流負(fù)載電流的1/2；基于安全考慮，電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。千萬不要選用陶瓷電容，會造成嚴(yán)重的噪音干擾！Nichicon的鋁電解電容不錯。
首選肖特基二極管，因為此類二極管開關(guān)速度快、正向壓降低、反向恢復(fù)時間短，千萬不要選用1N4000/1N5400之類的普通整流二極管！
3） 儲能電感：
可以看datasheet中的電感選擇曲線，要求有高的通流量和對應(yīng)的電感值，也就是說，電感的直流通流量直接影響輸出電流。為什么呢？LM2576既可工作于連續(xù)型也可非連續(xù)型，流過電感的電流若是連續(xù)的為連續(xù)型，電感電流在一個開關(guān)周期內(nèi)降到零為非連續(xù)型。
4） 輸出端電容COUT：
推薦使用1μF--470μF之間的低ESR的鉭電容。若電容值太大，反而會在某些情況（負(fù)載開路、輸入端斷開）對器件造成損害。COUT用來輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。如果電容的ESR太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出端振蕩。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性，包括LDO等也有這一現(xiàn)象。
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LM2576應(yīng)用電路（一）
由LM2576構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路僅需四個外圍器件，其電路如圖1所示。
電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計算出電壓·微秒常數(shù)（E·T）：
E·T=（Vin - Vout）×Vout/ Vin×1000/f （1）
上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、f是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。E·T確定之后，就可參照參考文獻(xiàn)所提供的相應(yīng)的電壓·微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來查找所需的電感值了。（下圖為：圖6）
圖 6
該電路中的輸入電容Cin一般應(yīng)大于或等于100μF，安裝時要求盡量靠近LM2576的輸入引腳，其耐壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。而輸出電容Cout的值應(yīng)依據(jù)下式進(jìn)行計算（單位μF）：
C≥13300 Vin/ Vout×L （2）
上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、L是經(jīng)計算并查表選出的電感L1的值，其單位是μH。電容C鐵耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的1.5～2倍。對于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V的電容器。
二極管D1的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2576的最大電流限制。二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍。參考文獻(xiàn)中推薦使用1N582x系列的肖特基二極管。
Vin的選擇應(yīng)考慮交流電壓最低跌落值（Vac-min）所對應(yīng)的LM2576輸入電壓值及LM2576的最小輸入允許電壓值Vmin（以5V電壓輸出為例，該值為8V），因此，Vin可依據(jù)下式計算：
Vin≥（220Vmin/Vac-min）
如果交流電壓最低允許跌落30%（Vac-min=154V）、LM2576的電壓輸出為5V（Vmin=8V），則當(dāng)Vac=220V時，LM2576的輸入直流電壓應(yīng)大于11.5V，通?？蛇x為12V。
LM2576應(yīng)用電路（二）
采用LM2576構(gòu)成的降壓電路如圖2所示，輸出電壓經(jīng)R1和R2分壓取樣后送到減法器的正輸入端，負(fù)端接VSET。VSET信號是單片機(jī)給出的電壓信號，輸出的取樣電壓減去D/A轉(zhuǎn)換電壓后得到誤差信號。再將誤差信號加上參考電壓（VREF）1.23V， 將此結(jié)果送到LM2576的反饋端。
圖2 降壓型（Buck）基本電路
相比于傳統(tǒng)的直接反饋，本設(shè)計中的反饋回路復(fù)雜度較高，這種設(shè)計主要是出于以下考慮：首先是便于單片機(jī)控制，只要改變D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓，則反饋回路起作用，自動將輸出取樣電壓向D/A轉(zhuǎn)換電壓靠近，完成電壓調(diào)整過程；其次，可以滿足設(shè)計要求中的零伏輸出。若單純用LM2576的反饋引腳，則手冊中給出的參考電路最低輸出只能達(dá)到1.25V，因此需要將反饋電壓“平移”一個VREF參考電壓的電平。
反饋電阻分壓得到的電壓還同時送到單片機(jī)的DAC，通過D/A轉(zhuǎn)換和尺度換算，得到輸出電壓值，作為數(shù)字量顯示輸出到數(shù)碼管上。
LM2576應(yīng)用電路（三）
LM2576構(gòu)成的升壓型擴(kuò)流的應(yīng)用電路
（a）固定輸出式；（b）可調(diào)輸出式