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Abbildung 1. LM2596

Abbildung 2. LM2596 Gehäuseoptionen und Pin-Funktionen
Der onsemi LM2596 verwendet eine 5-Pin-Konfiguration und wird in den Gehäusefamilien TO-220 und D²PAK angeboten. Das Datenblatt zeigt zwei TO-220-Führungsvarianten und eine D²PAK-Oberflächenmontageversion.
| onsemi Gehäuse |
Montagetyp |
Anmerkungen |
| TO-220, TV-Suffix, Gehäuse 314B |
Durchsteckmontage |
Abgewinkelte TO-220-Version |
| TO-220, T-Suffix, Gehäuse 314D |
Durchsteckmontage |
Gerade TO-220-Version |
| D²PAK, D2T-Suffix, Gehäuse 936A |
Oberflächenmontage |
Oberflächenmontage-Leistungsgehäuse |
Dies sind onsemi-spezifische Gehäusenamen und Gehäusennummern. Andere Hersteller können unterschiedliche Suffixe oder Gehäscode verwenden für elektrisch äquivalente LM2596-Geräte.
| Pin |
Name |
Funktion |
| 1 |
VIN |
DC-Eingangsspannungsversorgung |
| 2 |
Ausgang |
Schaltknoten verbunden mit dem Induktor und Fangdiode |
| 3 |
Masse |
Massebezug für den Regler |
| 4 |
Rückkopplung |
Erkennt die Ausgangsspannung zur Regelung |
| 5 |
EIN/AUS |
Aktiviert oder schaltet den Regler aus |
Für den onsemi LM2596 gelten dieselben fünf elektrischen Pin-Funktionen für die gezeigten Gehäuseversionen. In einstellbaren Versionen verbindet sich der Rückkopplungspin mit einem externen Widerstandsteiler, der die Ausgangsspannung bestimmt.

Abbildung 3. LM2596 Internes Blockdiagramm und typische Buck-Wandler-Anwendung
Der LM2596 ist ein nicht-synchroner Abwärtsregler, der die Hauptsteuerschaltung und einen 3 A Leistungsschalter in einem IC integriert. Seine interne Architektur umfasst eine Referenz von 1,235 V, einen Fehlerverstärker, einen Komparator, einen 150 kHz Oszillator, einen Speicher, einen Schaltertreiber, eine Überstromschaltung, einen thermischen Abschaltmechanismus und eine EIN/AUS-Steuerung. Der externe Induktor, die Fangdiode und der Ausgangskondensator bilden die Leistungsumwandlungs- und Filterstufe. In der einstellbaren Version misst das Feedback-Widerstandsnetzwerk die Ausgangsspannung und gibt eine skalierte Spannung an den Feedback-Pin zurück, um die Regelung zu gewährleisten.
Während des Betriebs schaltet der LM2596 seinen internen Leistungstransistor wiederholt mit einer nominalen Frequenz von 150 kHz. Wenn der Schalter einschaltet, fließt der Strom vom Eingang über den Schalter und den Induktor zur Last und speichert Energie im Induktor. Wenn der Schalter ausschaltet, hält der Induktor den Stromfluss über die externe Fangdiode aufrecht. Der Ausgangskondensator glättet die Schaltwellenform und versorgt die Last zwischen den Schaltintervallen. Der Feedbackkreis vergleicht kontinuierlich die gewählte Ausgangsspannung mit der internen Referenz und passt den Tastgrad des Schalters an, um die erforderliche Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, während sich die Eingangsspannung oder Last ändert. Bei übermäßigem Strom oder Temperatur schützen die integrierten Überstrom- und thermischen Abschaltmechanismen den Regler; eine starke Überlast kann auch dazu führen, dass die Schaltfrequenz sinkt.
| Spezifikation |
Wert |
| Regler-Topologie |
Nicht-synchroner Abwärtsregler |
| Betriebsbereich der Eingangsspannung |
4,5–40 V |
| Einstellbarer Ausgangsspannungsbereich |
1,23–37 V |
| Ausgangsbelastungsstrom |
Bis zu 3,0 A |
| Feedback-Referenzspannung |
1,23 V nominell |
| Schaltfrequenz |
150 kHz typisch |
| Schalter-Sättigungsspannung |
1,5 V typisch |
| Maximaler ON-Tastgrad |
Ungefähr 95% |
| Leerlaufstrom |
5 mA typisch |
| Standby-Strom |
80 µA typisch |
| EIN/AUS-Steuerung |
EIN unter 1,6 V oder wenn offen gelassen; AUS über 1,6 V |
| Betriebstemperaturbereich |
−40°C bis +125°C |
| Schutzeigenschaften |
Überstrombegrenzung und thermischer Abschaltmechanismus |
| Regelkreiskompensation |
Intern |
| Gehäusefamilien |
TO-220 und D²PAK |
| Feuchtigkeitsempfindlichkeitsniveau |
MSL 1 |

Abbildung 4. LM2596 Einstellbarer 12 V auf 5 V Typische Anwendungsschaltung
Der einstellbare LM2596 verwendet einen Feedback-Widerstandsteiler zur Einstellung der Ausgangsspannung. Die Gleichung für die Ausgangsspannung ist:
wobei VREF ungefähr 1.23 V beträgt, R1 vom Feedback-Pin zu Masse verbindet und R2 vom geregelten Ausgang zum Feedback-Pin verbindet.
Um R_2 für eine erforderliche Ausgangsspannung zu berechnen:
Für eine Ausgangsspannung von 5 V mit R1 = 1.0" k" Ω:
Mit dem im typischen Anwendungsschaltkreis gezeigten 3.1 kΩ Widerstand:
Daher ergibt der Wert von 3.1 kΩ eine Ausgangsspannung, die nahe dem nominalen Ziel von 5 V liegt.
Für einen idealen Buck-Converter ist der ungefähre Tastgrad:
Für einen 12 V Eingang und 5 V Ausgang:
Dies ist eine ideale Schätzung. Der tatsächliche Tastgrad unterscheidet sich aufgrund von Spannungsabfällen über den internen Schalter, die Schottky-Diode, den Induktor und die PCB-Verbindungen.
Bei einer Ausgangslast von 3 A beträgt die Ausgangsleistung:
Der Wert von 15 W ist die Ausgangsleistung, nicht die Leistung, die vom LM2596 dissipiert wird. Der kontinuierliche Betrieb mit 3 A hängt weiterhin vom Induktor, der Diode, den Kondensatoren, dem PCB-Layout, der Kühlung und der Umgebungs temperatur ab.
Die Effizienz vergleicht die vom Eingang gezogene DC-Leistung mit der an die Last gelieferten DC-Leistung:
onsemi berichtet von einer typischen Effizienz von 73% für seinen LM2596-Testkreis bei VIN = 12 V, VOUT = 5 V, IOUT = 3 A und TJ = 25°C. An diesem Betriebspunkt:
Die berechneten 5.55 W sind der gesamte Konverterverlust, nicht nur die im LM2596 dissipierte Leistung. Er umfasst Verluste im internen Schalter, Schottky-Diode, Induktor, Kondensatoren und Leiterplattenverbindungen. Da 73% ein typischer gemessener Wert sind, sind die berechnete Eingangsleistung und der Verlust eher Näherungen als garantierte Ergebnisse.
onsemi bietet die folgende vereinfachte Schätzung für die im Regler dissipierte Leistung an:
Die ungefähre stationäre Junction-Temperatur ohne Kühlkörper ist:
Nur die im LM2596 dissipierte Leistung sollte als PIC verwendet werden. Verwenden Sie nicht den gesamten Konverterverlust von 5.55 W in der Gleichung zur Junction-Temperatur. Der Volllastbetrieb kann einen Kühlkörper für das TO-220-Gehäuse oder genügend Kupfer auf der Leiterplatte für das D²PAK-Gehäuse erfordern. Die thermische Abschaltung und die Strombegrenzung sind Fehlerschutzfunktionen und sollten nicht als normale Betriebskontrollen verwendet werden.
Das Leiterplattenlayout beeinflusst stark die Stabilität des LM2596, Ripple und elektromagnetische Störungen. Plazieren Sie CIN, D1, L1 und COUT nahe am Regler. Halten Sie die Hochstrompfade kurz und breit, minimieren Sie jedoch die Kupferfläche, die mit Pin 2 verbunden ist, da dieser Schaltknoten eine schnell wechselnde Spannung führt.
Für den festen LM2596-5.0, verbinden Sie Pin 4 FB direkt mit dem geregelten Ausgang nach L1, vorzugsweise in der Nähe des positiven Anschlusses von COUT. Halten Sie diese Spur weit weg vom Schaltknoten, der Diode und Induktor. Verwenden Sie einen niederohmigen Erdungsweg und vermeiden Sie, dass hohe Dioden- oder Kondensatorströme durch die Feedback-Erdungsverbindung fließen.
Der ungefähre Spitze-zu-Spitze Induktor Ripple-Strom ist:
Für VIN = 12 V, VOUT = 5 V, L = 33 µH und fS = 150 kHz:
Die Ripple-Spannung am Ausgang beträgt ungefähr:
Eine niedrigere ESR des Kondensators verringert im Allgemeinen Ripple, aber der Kondensator muss innerhalb der Kapazitäts- und ESR-Empfehlungen von TI für einen stabilen Betrieb bleiben. Ein Kern- oder geschlossener Induktor kann auch die magnetische Feldkopplung und die abstrahierte EMI reduzieren.
Messen Sie den Ripple direkt über COUT mit einer kurzen Erdungsfeder des Oszilloskops. Ein langer Erdungsleiter der Sonde kann Schaltgeräusche aufnehmen und Rauschen anzeigen, das tatsächlich am Ausgang nicht vorhanden ist. Die Komponenten- und Layoutrichtlinien sollten dem TI LM2596-Datenblatt folgen.
Der nackte onsemi LM2596 ist nur der Schaltregler-IC. Er benötigt eine externe Induktivität, Schottky-Diode, Kondensatoren, Feedback-Widerstände und eine ordnungsgemäß gestaltete Leiterplatte. Ein LM2596-Modul kombiniert diese Teile auf einer Platine. Daher beweist die 3 A-Bewertung des onsemi IC nicht, dass jedes Modul kontinuierlich 3 A liefern kann.

Abbildung 5. Nackter LM2596 IC vs LM2596 DC-DC Buck Converter Modul
| Vergleich |
Nackter LM2596 IC |
LM2596 Modul |
| Enthaltene Teile |
Regler IC nur |
Regler, Induktor, Diode, Kondensatoren, Feedback-Komponenten und Leiterplatte |
| Gerätehersteller |
Identifiziert durch die vollständige onsemi-Teilenummer |
Kann nicht nur aus dem Modulnamen oder der IC-Beschriftung angenommen werden |
| Ausgangs Einstellung |
Einstellbar mit einem externen Feedback-Teiler |
Wird häufig mit einem Onboard-Potentiometer oder festen Widerständen eingestellt |
| Stromfähigkeit |
Entwickelt für Lasten bis zu 3 A, wenn die externen Komponenten, die Leiterplatte und die Kühlung die Anforderungen von onsemi erfüllen |
Der kontinuierliche Strom wird durch den IC, die Diode, den Induktor, die Kondensatoren, die Leiterbahn und die Kühlung begrenzt |
| Eingangsspannungsbereich |
4.5–40 V Betriebsbereich; geeignete Entwurfsreserve ist weiterhin erforderlich |
Kann aufgrund von Kondensator-, Diode-, Anschluss- oder PCB-Bewertungen niedriger sein |
| Bauteilwahl |
Kontrolliert und dokumentiert vom Schaltkreis- Designer |
Hängt vom Modulhersteller ab und ist möglicherweise nicht dokumentiert |
| Thermische Leistung |
Bestimmt durch das TO-220 oder D²PAK Gehäuse, PCB-Kupfer, Kühlkörper und Luftstrom |
Oft eingeschränkt durch kleine Kupferflächen und begrenzten Luftstrom |
| Verifizierung |
Kann berechnet, dokumentiert und während der Entwicklung getestet werden |
Muss vor kontinuierlichem Hochstrombetrieb inspiziert und belastet getestet werden |
| Bester Einsatz |
Benutzerdefinierte Schaltungen und Produktionsdesigns, die kontrollierte Komponenten und Layout erfordern |
Prototyping und getestete Anwendungen mit niedrigem bis moderatem Stromverbrauch |
Der Lasttest bestätigt, ob ein LM2596-Kreis oder Modul 5 V kontinuierlich ohne übermäßige Welligkeit, Spannungsabfall oder Überhitzung halten kann. Folgendes ist eine empfohlene Validierungsmethode und sollte nicht als vom Autor gemessene Daten präsentiert werden, es sei denn, der Test wurde abgeschlossen.
Verwenden Sie eine einstellbare DC-Stromversorgung, elektronische Last oder Leistungswiderstände, digitale Multimeter, ein Oszilloskop und Thermoelemente oder eine Wärmebildkamera. Zeichnen Sie die Genauigkeit des Instruments, die Umgebungstemperatur, die Eingangsspannung, die Bauteilwerte, das Reglergehäuse und die Kühlbedingungen auf.
Messen Sie die Spannung direkt an den Konverteranschlüssen. Dünne Testleitungen können zu Spannungsabfällen führen und irreführende Ergebnisse liefern.
Stellen Sie die Eingangsleistung auf 12 V ein und bestätigen Sie, dass die Ausgangsspannung etwa 5 V beträgt, bevor Sie eine schwere Last anschließen. Erhöhen Sie den Strom schrittweise, anstatt sofort 3 A anzuwenden.
| Teststufe |
Vorgeschlagene Last |
Messungen |
| Erster Check |
Keine Last oder minimale sichere Last |
Vout und Eingangsstrom |
| Leichte Last |
0,10–0,20 A |
Vout, Welligkeit und Temperatur |
| Mittlere Last |
0,50–1,00 A |
Vin, Iin, Vout, Iout und Effizienz |
| Hohe Last |
1,50–2,00 A |
Spannungsregulierung und Bauteiltemperaturen |
| Maximaltest |
2,50–3,00 A, nur wenn sicher |
Welligkeit, Effizienz und thermische Stabilität |
| Transienten-Test |
Schritt zwischen leichter und hoher Last |
Überschuss, Unterschuss und Erholungszeit |
Lassen Sie die Temperatur an jedem wichtigen Lastpunkt stabilisieren. Stoppen Sie den Test, wenn der Ausgang zusammenbricht, der Regler wiederholt die Strombegrenzung oder den thermischen Schutz erreicht oder ein Bauteil seine Nennbetriebstemperatur annähert.
Bentoutou et al. (2023) bauten einen LM2596-Prototyp, um den vierzelligen Lithium-Ionen-Bus des PEDAGO-SAT-Bildungsnanosatelliten, etwa 16,8 V, in 12 V umzuwandeln. Ihr Prüfstand verwendete eine DC-Stromversorgung, elektronische Last, Multimeter, Oszilloskop und Stromsonde. Die Arbeit beschreibt einen Prototyp; die Anzahl der Replikate wurde nicht berichtet. Die Tests umfassten etwa 0,7 A, 2,1 A und 3,0 A. Bei 2,099 A betrugen Eingangs- und Ausgangsspannung 16,72 V bzw. 11,93 V; die gemessenen Eingangs- und Ausgangsleistungen betrugen 28,52 W und 25,04 W, was eine Effizienz von 88 % ergibt. Die Spannungs- und Stromwelligkeit betrugen 244 mV und 60 mA. Bei 3,0 A fiel die Effizienz auf 85 %. Die Genauigkeit des Instruments, die Umgebungstemperatur, die Testdauer und die Qualifizierung für den Raum umwelt wurden nicht berichtet. Das Ergebnis unterstützt die Laboranforderung von 2,1 A, nicht eine universelle Fähigkeit des LM2596.
Diese Regler können bis zu 3 A liefern, unterscheiden sich jedoch in Eingangsbereich, Schaltmethode, Gehäusegröße, Effizienzverhalten und Lebenszyklusstatus.
| Spezifikation |
onsemi LM2596 |
TI LMR51430 |
MPS MP1584 |
| Eingangsbereich |
4,5–40 V |
4,5–36 V |
4,5–28 V |
| Ausgangsstrom |
Bis zu 3 A |
3 A kontinuierlich |
Bis zu 3 A |
| Topologie |
Nichtsynchroner Buck |
Synchroner Buck |
Nichtsynchroner Buck |
| Schaltfrequenz |
150 kHz fest |
500 kHz oder 1,1 MHz feste Optionen |
Programmierbar bis 1,5 MHz |
| Externe Diode |
Erforderlich |
Nicht erforderlich; synchrone MOSFETs sind integriert |
Erforderlich |
| Gehäuse |
5-poliges TO-220 oder D²PAK |
6-poliges SOT-23 |
Thermisch verbessertes SOIC-8E |
| Verhalten bei leichter Last |
Geht bei leichten Lasten in den nicht kontinuierlichen Betriebsmodus |
PFM-Versionen verbessern die Effizienz bei niedrigen Lasten; FPWM-Versionen halten den Betrieb mit konstanter Frequenz aufrecht |
Reduziert die Schaltfrequenz bei leichten Lasten |
| Produktstatus |
Aktiv; überprüfen Sie die Verfügbarkeit der erforderlichen Ausgabe und des Paket-Suffixes |
Aktiv |
Nicht empfohlen für neue Designs; bleibt für bestehende Kunden verfügbar |
| Beste Verwendung |
Designs, die bis zu 40 V Eingangsspannung, einen einfachen 150 kHz Wandler oder ein größeres handlötbares Gehäuse erfordern |
Kompakte neue Designs, die eine höhere Schaltfrequenz, integrierte synchronisierte Gleichrichtung und bessere Optionen für leichte Lasten erfordern |
Unterstützung bestehender qualifizierter Designs; vermeiden Sie die Auswahl für neue Produkte |
• onsemi. LM2596: 3,0 A, Step-Down-Schaltregler. Rev. 1, Veröffentlichungsbestellnummer LM2596/D, Dezember 2022.
• onsemi. LM2596ADPBCKGEVB – LM2596 3 A Buck Demo Board Schaltplan. Rev. 1.0.
• onsemi. LM2596ADPBCKGEVB – LM2596 3 A Buck Demo Board Testverfahren. Rev. 1.0.
• onsemi. LM2596 Evaluierungsplatine Stückliste. LM2596ADBCKGEVB.
• onsemi. TO-220 5-Leiter Offset Mechanisches Gehäuse Umriss, Gehäuse 314B-05. Paketdimensionen.
• onsemi. D²PAK 5-Leiter Mechanisches Gehäuse Umriss, Gehäuse 936A-02. Paketdimensionen.
Nicht immer. Ein Buck-Regler benötigt einen ausreichenden Spannungunterschied zwischen Eingang und Ausgang. Wenn V_"IN" sich V_"OUT" nähert, erreicht der LM2596 seinen maximalen Tastgrad, und die Ausgabe kann unter 5 V fallen. Stellen Sie einen angemessenen Eingangsspannungsbereich für eine zuverlässige Regelung sicher.
Nicht nur mit dem Standardreglerschaltkreis. Das Laden von Batterien erfordert normalerweise einen kontrollierten Ladestrom, Spannungsgrenzwerte, Ladebeendigung und Schutz, die für die Batteriewirkstoffe geeignet sind. Die Stromgrenze des LM2596 ist eine Fehlerchutzfunktion, nicht eine präzise Ladestromregelung. Verwenden Sie einen speziellen Batterie-Lade-IC oder einen ordnungsgemäß gestalteten Konstantstrom-/Konstantspannungkreis.
Ja. Eine 24 V Versorgung liegt im Betriebsbereich des LM2596. Der größere Abwärtsverhältnis kann jedoch die Schaltverluste und die Belastung der Bauelemente erhöhen. Daher müssen die Diode, Induktivität, Kondensatoren, PCB-Layout und thermisches Design für die tatsächliche Eingangsspannung und Last ausgewählt werden.
Nein. Das Anschließen der Eingangsstromversorgung mit umgekehrter Polarität kann den Regler und andere Schaltkreisbestandteile beschädigen. Fügen Sie eine serienmäßige Diode oder ein MOSFET für den Schutz vor umgekehrter Polarität hinzu, wenn eine falsche Anschlussverbindung möglich ist.
Die Induktorsättigung reduziert die effektive Induktivität, was zu einem starken Anstieg von Spitzenstrom und Ripple führt. Dies kann Überhitzung, instabile Ausgänge oder den Betrieb der Stromgrenze verursachen. Wählen Sie einen Induktor, dessen Sättigungsstrombewertung den berechneten Spitzeninduktionsstrom mit einem angemessenen Entwurfsansatz übersteigt.
Nein. Der LM2596 ist ein nicht isolierter Buck-Regler, sodass Eingang und Ausgang eine gemeinsame Masse teilen. Anwendungen, die galvanische Isolation erfordern, müssen eine isolierte DC-DC-Wandler-Topologie verwenden.
Sie sollten normalerweise nicht direkt parallel geschaltet werden. Kleine Unterschiede in der Ausgangsspannung können zu ungleichem Lastenausgleich führen, sodass ein Regler den größten Teil der Last tragen kann. Zuverlässiger Parallelbetrieb erfordert zusätzliche Stromverteilungs- oder Reglerkreise, die speziell für diesen Zweck ausgelegt sind.
CAP CER 22UF 6.3V X5R 0603
CAP CER 4.5PF 50V NP0 0402
CAP CER 1000PF 100V X7R 0603
MOD IPM 600V 15A SUPER MINI DIP
IC EEPROM 8KBIT I2C 400KHZ 8MSOP
IC HALF BRIDG DRV 2.8A 36POWERSO
PM25LV512A-100DCER PFLASH
PCK2159BEE PHILIPS
TD62787F TOSHIBA
CAP TANT 22UF 20% 35V 2917
CAP TANT 100UF 20% 16V 2917
LM3671TLX-3.3 NSC
IC ISOLATION

