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六月 5 2019

采用LM2576构成的轻巧高效开关电源电路

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LM2576LM2576TexasInstruments通信电路NS低功耗

  众所周知,一个性能优良的电源,是所有电子设备的能源保障。现在电子技术发展迅猛,对电源的要求更趋苛刻,特别是一些大电流、宽电压输入范围之电源更是如此。原来的串联稳压电源由于其体积大、效率低、发热严重等缺点已被逐步淘汰出局,设计者转而关注并采用轻巧、效率高的开关电源电路,并逐步延伸到各个领域应用。本文介绍了由LM2576构成的轻巧高效的开关电源电路。

  1.LM2576概述

  LM2576芯片性能比较优良,能在很宽的电源范围下工作;普通型的上限达到40V,而LM2576HV能达到60V,输出电流均在3A左右(散热条件良好情况下)。而且,该芯片外围元件少,调试容易,所以为很多人所采用,特别是在DC-DC变换器上应用最广泛。

LM2576外形

  图1 LM2576外形

  2.电路原理

  简易电路具体结构介绍如下图所示。其中,R1、Q1、D1、Q2组成24V简易稳压电路。C3为滤波电容。该电源为LM2576提供稳定23V电源。当电源输入低于25V时不能稳压,但仍能在20V以上电压工作。如欲工作于低电源电压,可降低D1稳压值,实验可低到10V应用,而不影响电路工作,但Rl须调整阻值,使稳压管正常工作。由于该电源仅提供小电流输出的LM2576芯片,所以Q2不需装散热片。

电路图

  图2 电路图

  在电源上限不超过芯片输入电压上限值时(LM2576HV-60V,LM2576-40V)可省略稳压电路,电池直接LM2576电源端。

  LM2576输出由R2、R3分压驱动Q7导通与截止。Q7导通时,电流从VCC流出经D3、D2、R4、Q7到地。D3产生15V电压供给Q3~Q5栅压,而Q6因D2导通而反偏充分截止。截止时的高阻不构成Q3~Q5栅压的旁路。从而使Q3~Q5充分导通,C2充电。Q7截止时,VCC→D3→D2→R4电流回路被切断,D3无压降使Q3~Q5栅压消失,而D2截止,不构成对Q6反偏箝位。Q6因R6供电导通,致使Q3~Q5栅极同源极短接,从而迫使Q3~Q5迅速关断,C2仍由D4产生下正上负的感生电压通过L1充电。

  此状态直至Q7重新导通结束。

  Q7由LM2576输出端口经R2、R3分压驱动,高电平时导通,低电平截止。由于VMOS管驱动电流很小,因此5551驱动3~4个VMOS是没有问题的。必要时更换TIP41驱动能力更大,能驱动更多的VMOS管。

  LM2576-ADJ(ADJ为输出电压可调型)的电压调整机理,由R7、R5阻值调整构成调节系统。

  其公式VOUT(V)=1.23*(R7/R5+1),附加的电子开关不影响其数值。电路中R7为42K,R5为1.8K;实测输出电为30.3V。同计算值非常接近。

  电路调试结果:品质极其良好,基本上合乎设计要求;输出电压稳定,发热很小;在不加散热片情况下,3个IRF9540并联输出4A时工作3小时管子不烫手;而LM2576和20100肖特基二极管根本无温升。装上散热片后,可输出7.0A电流。转换效率同lm2576单独应用相仿。其性能竟满足了要求极其苛刻的军方要求:输入电压22~80V;输出电流1~7A;全天候工作温升<27℃的来说,系统提升应用效果相当成功。

  此外,本电路还可派生出很多应用电路,如可以用作有刷直流电机控制器;R7改成电位器可平稳的调节转速,R5并接适当阻值负温热敏电阻后,使成为一个DC无刷风机控制器;可根据器件温升自动调节风机转速等等。

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