Spezifikationen und Funktionen des Spannungsreglers LM2596 3A

Der LM2596 ist aufgrund seines großen Eingangsspannungsbereichs, der festen Schaltfrequenz von 150 kHz, der integrierten Schutzfunktionen und der Verfügbarkeit sowohl in Versionen mit festem als auch mit einstellbarem Ausgang ein beliebter 3-A-Abwärtswandler.In diesem Artikel werden die Pinbelegungsdetails des LM2596, das Funktionsblockdiagramm, Spezifikationen, Funktionen, Anwendungsschaltungen, typische Testaufbauten und mehr erläutert.

Katalog

Übersicht über den Schaltregler LM2596

Die LM2596 ist ein monolithischer Abwärtsschaltregler (Buck), der eine höhere Gleichspannung effizient in einen stabilen niedrigeren Gleichstromausgang umwandelt.Es kann einen Dauerlaststrom von bis zu 3 A liefern und ist somit für Anwendungen mittlerer Leistung geeignet.Im Vergleich zu Linearreglern bietet er einen deutlich höheren Wirkungsgrad, insbesondere beim Betrieb mit großen Spannungsunterschieden zwischen Eingang und Ausgang.

Dieser Regler arbeitet mit einer festen Schaltfrequenz von 150 kHz und ermöglicht so den Einsatz kleinerer externer Komponenten wie Induktivitäten und Kondensatoren.Es ist in Versionen mit festem Ausgang (3,3 V, 5 V und 12 V) sowie in einer einstellbaren Version erhältlich.Das Gerät verfügt über eine integrierte Strombegrenzung, einen thermischen Abschaltschutz und einen niedrigen Standby-Strom, um die Zuverlässigkeit zu verbessern und das Netzteildesign zu vereinfachen.

Wenn Sie Interesse am Kauf des LM2596 haben, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

LM2596 Schaltregler CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des Schaltreglers LM2596

Pin Nein.	Pin Name	Beschreibung
1	Fahrgestellnummer	Eingangsspannung Stift.Wird an die ungeregelte Gleichstromversorgung angeschlossen (typischerweise 4 V bis 40 V).
2	VOUT (Schalter Ausgabe)	Innere Kraft Schaltausgang.Wird mit der Induktivität in der Abwärtswandlerschaltung verbunden.
3	GND	Erdungsstift. Verbunden mit Systemerde.
4	Feedback (FB)	Feedback-Pin. Dient zum Einstellen und Regeln der Ausgangsspannung über einen Widerstandsteiler.
5	EIN/AUS (EN)	Pin aktivieren.Gebraucht um den Regler ein- oder auszuschalten.Logisch niedrig ermöglicht den Betrieb;Logik hoch schaltet es ab.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• LM2576

• LM2675

• LM2676

• LM22675

• LM22676

• XL2596

• XL4015

• TPS5430

• TPS5420

Funktionsblockdiagramm des LM2596

Das Blockdiagramm des LM2596 zeigt, wie der Regler mithilfe einer Abwärtswandlerstruktur einen ungeregelten Gleichstromeingang in einen stabilen, niedrigeren Gleichstromausgang umwandelt.Die Eingangsspannung wird über den VIN-Pin eingegeben und durch einen internen 3,1-V-Regler geleitet, der die Steuerschaltung mit Strom versorgt.Eine 1,235-V-Bandlückenreferenz bietet eine präzise Spannungsreferenz für eine genaue Regelung.

Der Feedback-Pin überwacht die Ausgangsspannung über einen externen Widerstandsteiler.Dieses Signal wird vom Fehlerverstärker und Komparator mit der internen Referenz verglichen.Das Ergebnis steuert einen von einem 150-kHz-Oszillator angetriebenen Latch, der die Schaltimpulse erzeugt.Diese Impulse treiben den internen 3-A-Leistungsschalter an und schalten ihn schnell ein und aus, um die Energieübertragung zum Induktor zu regulieren.

Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, fließt Strom durch die externe Diode und die Induktivität, um die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten.Der IC verfügt außerdem über eine Strombegrenzung und einen thermischen Abschaltschutz, um Schäden durch Überlastung oder Überhitzung zu verhindern.Der ON/OFF-Pin ermöglicht eine externe Steuerung zum Aktivieren oder Deaktivieren des Reglers.

Spezifikationen des Schaltreglers LM2596

Absolute Höchstbewertungen

Parameter	Maximal Bewertung
Maximales Angebot Spannung (VIN)	45 V
EIN/AUS-Pin-Eingang Spannung	−0,3 V bis +VIN
Ausgangsspannung zur Erde (Steady-State)	−1,0 V
Macht Verlustleistung (TO-220, 5-Leiter)	Intern Begrenzt
Thermisch Widerstand, Übergang zur Umgebung (TO-220)	65 °C/W
Thermisch Widerstand, Junction-to-Case (TO-220)	5,0 °C/W
Macht Verlustleistung (D2PAK)	Intern Begrenzt
Thermisch Widerstand, Übergang zur Umgebung (D2PAK)	70 °C/W
Thermisch Widerstand, Junction-to-Case (D2PAK)	5,0 °C/W
Lagerung Temperaturbereich	−65 °C bis +150 °C
Minimale ESD Nennleistung (HBM, C = 100 pF, R = 1,5 kΩ)	2,0 kV
Bleitemperatur (Löten, 10 Sekunden)	260 °C
Maximale Kreuzung Temperatur (TJ)	150 °C

Elektrische Eigenschaften

Merkmale des Schaltreglers LM2596

• Einstellbare Ausgangsspannung (1,23 V – 37 V) – Mit der einstellbaren Version LM2596 können Sie die Ausgangsspannung mithilfe eines externen Widerstandsteilers einstellen.Dies macht es flexibel für verschiedene Anwendungen, von digitalen Niederspannungsschaltungen bis hin zu Systemen mit höherer Spannung.

• Garantierter Ausgangslaststrom von 3,0 A – Der Regler kann bis zu 3 Ampere Dauerausgangsstrom liefern.Dadurch eignet es sich für die Stromversorgung von Mikrocontrollern, Motoren, LED-Treibern und anderen Lasten mittlerer Leistung.

• Großer Eingangsspannungsbereich (bis zu 40 V) – Unterstützt Eingangsspannungen bis zu 40 V und ermöglicht den Betrieb in Systemen, die mit Batterien, Industrieversorgungen oder Automobilquellen betrieben werden.

• Interner 150-kHz-Oszillator mit fester Frequenz – Der eingebaute 150-kHz-Oszillator steuert den Schaltvorgang.Diese feste Frequenz vereinfacht die Komponentenauswahl und ermöglicht die Verwendung kleinerer Induktivitäten und Kondensatoren.

• TTL-Abschaltfähigkeit – Der EIN/AUS-Pin ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Reglers mithilfe von TTL-Logiksignalen und ermöglicht so eine Fernsteuerung und Energieverwaltung.

• Energiesparender Standby-Modus (typischerweise 80 µA) – Wenn das Gerät deaktiviert ist, verbraucht es sehr wenig Standby-Strom, was dazu beiträgt, den Gesamtstromverbrauch des Systems zu reduzieren.

• Überhitzungsschutz und Strombegrenzungsschutz – Integrierte Schutzschaltungen verhindern Schäden bei Überlastung oder Überhitzung und verbessern so die Zuverlässigkeit und Sicherheit.

• Interne Schleifenkompensation – Die interne Kompensation vereinfacht das Schaltungsdesign, indem sie den Bedarf an komplexen externen Stabilisierungskomponenten reduziert.

• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) = 1 – Eine MSL-Bewertung von 1 bedeutet, dass das Gerät während der Lagerung und beim Löten sehr resistent gegen Feuchtigkeit ist, was die Herstellungszuverlässigkeit verbessert.

• Bleifreie Pakete verfügbar – Es sind bleifreie Versionen erhältlich, die den Umwelt- und RoHS-Konformitätsstandards entsprechen.

LM2596-Anwendungsschaltung

Diese typische einstellbare Abwärtswandlerkonfiguration des LM2596 wandelt einen ungeregelten 12-V-Gleichstromeingang auf einen stabilen 5-V-Ausgang bei bis zu 3 A um. Die Eingangsspannung wird am VIN-Pin eingespeist, und der 100-µF-Eingangskondensator (CIN) filtert Rauschen und stabilisiert die Versorgung, bevor sie den Regler erreicht.

Im LM2596 schaltet der interne Schalter schnell ein und aus, um die Energieübertragung zu steuern.Der Schaltausgang an Pin 2 verbindet sich mit der Induktivität (L1, 33 µH).Wenn der Schalter eingeschaltet wird, wird Energie im Induktor gespeichert.Wenn es ausgeschaltet wird, fließt Strom durch die Schottky-Diode (D1, 1N5822), wodurch der kontinuierliche Strom zur Last aufrechterhalten wird.

Der Ausgangskondensator (COUT, 220 µF) glättet die gepulste Spannung in einen stetigen Gleichstromausgang.Das Widerstandsteilernetzwerk (R1 und R2) wird an den Feedback-Pin angeschlossen und stellt die Ausgangsspannung ein.Der CFF-Kondensator verbessert die Stabilität und das Einschwingverhalten.Der ON/OFF-Pin ermöglicht die externe Aktivierung oder Deaktivierung des Reglers.

LM2596 Schaltregleranwendungen

• DC-DC-Abwärts-Netzteile (Buck).

• Batteriebetriebene Systeme

• Leistungsregelung für Kraftfahrzeuge

• Industrielle Steuerungssysteme

• Eingebettete Systeme und Mikrocontroller-Boards

• LED-Treiber

• Netzteile für Motortreiber

• Telekommunikations-Stromversorgungsmodule

• Tragbare elektronische Geräte

• Verteilte Energiesysteme

• Nachregelung für Schaltnetzteile

• Regelbare Labornetzgeräte

LM2596 Typische Testschaltung

Der einstellbare Abwärtsregler ist so konfiguriert, dass er aus einem ungeregelten Gleichstromeingang zwischen 8,5 V und 40 V einen stabilen geregelten Ausgang erzeugt. Die Eingangsspannung wird an den VIN-Pin angelegt und der 100-µF-Eingangskondensator (CIN) hilft, Eingangswelligkeit und Rauschen zu reduzieren.

Der interne Schalttransistor treibt die Induktivität (L1, 33 µH) mit einer festen Frequenz von 150 kHz an.Wenn der interne Schalter eingeschaltet wird, wird Energie im Induktor gespeichert.Wenn es ausgeschaltet wird, fließt Strom durch die Schottky-Diode (D1, 1N5822), wodurch der kontinuierliche Strom zur Last aufrechterhalten wird.Der Ausgangskondensator (COUT, 220 µF) glättet die Schaltwellenform in einen stabilen Gleichstromausgang.

Die Ausgangsspannung wird über den Widerstandsteiler (R1 und R2) eingestellt, der an den Feedback-Pin angeschlossen ist.Die Beziehung ist:

Vout = Vref × (1 + R2 / R1)

Wobei Vref 1,23 V beträgt. Der CFF-Kondensator verbessert die Stabilität und das Einschwingverhalten.Der ON/OFF-Pin ermöglicht die externe Aktivierungs- oder Abschaltsteuerung des Reglers.

Vergleich: LM2596 vs. anderer Schaltregler

Funktion	LM2596	LM2576	XL4015	MP1584	TPS5430
Typ	Nicht synchron Buck	Nicht synchron Buck	Nicht synchron Buck	Synchroner Buck	Nicht synchron Buck
Ausgangsstrom	3 A	3 A	5 A	3 A	3 A
Eingangsspannung Reichweite	Bis 40 V	Bis 40 V	Bis 36 V	Bis 28 V	Bis 36 V
Ausgangsspannung Reichweite	1,23 V – 37 V	1,23 V – 37 V	1,25 V – 32 V	0,8 V – 20 V	1,22 V – 31 V
Wechseln Häufigkeit	150 kHz	52 kHz	180 kHz	1,5 MHz	500 kHz
Effizienz	Mäßig	Mäßig	Gut	Hoch	Gut
Extern Komponenten	Mäßig	Größer (niedrig Frequenz)	Mäßig	Weniger (hoch Frequenz)	Mäßig
Pakettyp	TO-220, D2PAK	TO-220	TO-220, Module	Kleines SMD	SOIC, SMD
Schutz Funktionen	Thermisch, Strom Begrenzen	Thermisch, Strom Begrenzen	Thermisch, Strom Begrenzen	Thermisch, OCP	Thermisch, OCP
Typische Verwendung	Universell einsetzbar Bock	Ältere Designs	Höherer Strom Lasten	Kompakte Designs	Industriell Anwendungen

LM2596-Pakettypen

Paket Typ	Beschreibung
TO-220 (5-Leiter)	Durchgangsloch Paket mit guter Wärmeableitung.Wird häufig in Stromversorgungsdesigns und verwendet Einfache Montage mit Kühlkörper.
TO-263 (D2PAK, 5-Leiter)	Oberflächenmontage Version von TO-220.Entwickelt für die automatisierte Leiterplattenbestückung mit guter Wärmedämmung Leistung durch PCB-Kupferbereich.
TO-220V (Vertikale Montage)	Vertikal Durchsteckmontage für Anwendungen, die eine aufrechte Leiterplattenmontage erfordern.
TO-220F (vollständig Isoliert)	Isolierte Registerkarte Version von TO-220, wodurch der Bedarf an isolierender Hardware bei der Montage reduziert wird ein Kühlkörper.

Mechanische Abmessungen

TO-263 (D2PAK, 5-Leiter):

Hersteller

ON Semiconductor (onsemi) ist ein bedeutender globaler Halbleiterhersteller mit umfangreicher Erfahrung in der Herstellung von Energiemanagement-ICs, einschließlich der Schaltregler der Serie LM2596.Onsemi nutzt großvolumige Fertigungsanlagen, strenge Qualitätskontrollstandards und fortschrittliches Know-how im Bereich Analog-/Mixed-Signal-Design und fertigt LM2596-Regler in branchenüblichen Gehäusen wie TO-220 und D2PAK, um den Anforderungen der Automobil-, Industrie- und Verbraucherstromversorgung gerecht zu werden.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie effizient ist der Abwärtswandler LM2596?

Der LM2596 erreicht je nach Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Laststrom und Komponentenauswahl typischerweise einen Wirkungsgrad von 70 % bis 90 %.Der Wirkungsgrad verbessert sich, wenn die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang geringer ist und verlustarme Komponenten verwendet werden.

2. Welcher Induktorwert sollte mit LM2596 verwendet werden?

Für standardmäßige 12-V-bis-5-V-Designs wird üblicherweise eine 33-µH-Induktivität verwendet.Der genaue Wert hängt jedoch von der Eingangsspannung, der Ausgangsspannung, dem Laststrom und den Welligkeitsanforderungen ab.

3. Was ist der Unterschied zwischen LM2596 und synchronen Abwärtsreglern?

LM2596 verwendet eine externe Diode (nicht synchrones Design), während Synchronregler die Diode durch einen MOSFET ersetzen, was die Effizienz insbesondere bei niedrigen Spannungen verbessert.

4. Warum schwankt die Ausgangsspannung meines LM2596?

Spannungsschwankungen können durch einen falschen Induktorwert, eine schlechte Kondensatorqualität, eine unzureichende Eingangsfilterung oder ein falsches PCB-Layout verursacht werden.

5. Was passiert, wenn die Eingangsspannung des LM2596 40 V überschreitet?

Das Überschreiten des empfohlenen Eingangsbereichs kann das Gerät dauerhaft beschädigen, da die absolute Höchstspannung 45 V beträgt.

6. Wie kann die Welligkeit im LM2596-Ausgang reduziert werden?

Verwenden Sie Kondensatoren mit niedrigem ESR, die richtige Auswahl der Induktivität, kurze Leiterbahnen auf der Leiterplatte und fügen Sie bei Bedarf zusätzliche Ausgangsfilter hinzu.