硬件模塊---穩(wěn)壓降壓模塊原理與實(shí)現(xiàn)方法

穩(wěn)壓降壓模塊，是現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)的一款電源模塊，能夠處理和調(diào)節(jié)電流和電壓。

第一：LM2596降壓模塊基本介紹

1、LM2596是非同步降壓型電源管理單片集成電路的開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。LM2596內(nèi)部包含150KHZ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、比較器和內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。

2、輸入電壓范圍寬，最高可達(dá)40V。范圍4.5V~40V。該穩(wěn)壓器能夠提供高達(dá)3-A的直流負(fù)載電流。

3、輸出電壓：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大輸出電壓37V?？烧{(diào)范圍1.23～37V。

4、工作模式：低功耗/正常兩種模式。可外部控制。

5、工作模式控制：TTL電平相容。

6、所需外部組件：僅四個(gè)（不可調(diào)）；六個(gè)（可調(diào)）

7、器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制

8、封裝形式：5腳（TO-220(T)；TO-263(S))

第二：降壓模塊參數(shù)說(shuō)明

1-Vin: 是IC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的正輸入電源。引腳上必須有合適的輸入旁路電容器，以將電壓瞬變降至最低，并為調(diào)整器提供所需的開(kāi)關(guān)電流。

2-Output：內(nèi)部開(kāi)關(guān)。該引腳上的電壓在大約(+VIN?VSAT)和大約?0.5V之間切換，占空比為VOUT/VIN。為了最大限度地減少與敏感電路的耦合，必須將連接到此引腳的pcb銅纜面積保持在最小。

3-Ground：電路接地。

4-Feedback：感測(cè)調(diào)整后的輸出電壓以完成反饋回路。

5-ON/OFF：允許使用邏輯信號(hào)關(guān)閉開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路，從而將總輸入電源電流降至約80μA。將此引腳拉到約1.3 V的閾值電壓以下會(huì)打開(kāi)調(diào)整器，而將此引腳拉到1.3 V以上(最高可達(dá)25 V)將關(guān)閉調(diào)整器。如果不需要此關(guān)機(jī)功能，則開(kāi)/關(guān)引腳可以接線到接地引腳，也可以保持打開(kāi)狀態(tài)。在任何一種情況下，調(diào)節(jié)器都將處于ON狀態(tài)。

第三：降壓模塊實(shí)現(xiàn)基本原理

說(shuō)明：

1、D4叫做續(xù)流二極管，為L(zhǎng)3續(xù)流

2、 DCDC開(kāi)關(guān)頻率提高，電源紋波變小，環(huán)路的帶寬變高， 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)會(huì)好，同時(shí)頻率越高，電感量越小（對(duì)應(yīng)pcb尺寸），但是同時(shí)Buck的開(kāi)關(guān)損耗和電感的遲滯和渦流損耗也變大了，實(shí)際設(shè)計(jì)中需要做一些取舍；

由于LM2596內(nèi)部開(kāi)關(guān)頻率較低，對(duì)于12V輸入，電感最好選擇33uH或者47uH，若輸入為20V以上，電感量最好用100uH以上的。

3、輸出電壓：

VOUT=1.23*(1+RP2/RP1)

4、電感選擇：

Vsat = 1.16V，VD= 0.5V(二極管的壓降)

E·T=(Vin-Vout-Vsat) * (Vout+VD)/(Vin-Vsat+VD) * (1000/150kHZ)

5、前饋電容選擇：

CFF= 1 / (31 * 1000 * PR1)

第四：應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)實(shí)生活中，有的需要24V，有的需要19V，有的需要5V，等等，突然想可以通過(guò)單片機(jī)引腳，使用DAC功能控制輸出電壓，果斷嘗試，上原理圖先：

計(jì)算過(guò)程：流過(guò)電阻R3的電流I3 ，流過(guò)電阻R2的電流I2 ，流過(guò)電阻R1的電流I1

FB引腳反饋電壓VFB， 單片機(jī)DAC輸出電壓VG，二極管壓降VD,

通過(guò)下面推導(dǎo)：

I3=(VG-VD-VFB)/R3

I2=(VOUT-VFB)/R2

I1=VFB/R1

VD為二極管導(dǎo)通電壓0.4V VFB=1.23

(VG-1.23-0.4)/R3+(VOUT-1.23)/R2=1.23/R1

(VG-1.63)/R3+(VOUT-1.23)/R2=1.23/R1

VG<=1.63V時(shí)，I3=0,VOUT=1.23*(1+R2/R1)=23.78V

VG>1.63V時(shí)，VOUT=1.23*(1+R2/R1)-(VG-1.63)*R2/R3

VG=3.25V時(shí)輸出最小 VOUT=23.78-35.64/R3=23.78-23.78=0V

所以可以實(shí)現(xiàn)0-23.78V可調(diào)

總結(jié)：穩(wěn)壓降壓模塊是現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)的模塊，掌握其中的原理，方能走的更遠(yuǎn)。