硬件模块---稳压降压模块原理与实现方法

稳压降压模块，是现实生活中常见的一款电源模块，能够处理和调节电流和电压。

第一：LM2596降压模块基本介绍

1、LM2596是非同步降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。LM2596内部包含150KHZ振荡器、1.23v基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器和内部稳压电路等。

2、输入电压范围宽，最高可达40V。范围4.5V~40V。该稳压器能够提供高达3-A的直流负载电流。

3、输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V。可调范围1.23～37V。

4、工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制。

5、工作模式控制：TTL电平相容。

6、所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调）

7、器件保护：热关断及电流限制

8、封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S))

第二：降压模块参数说明

1-Vin: 是IC开关稳压器的正输入电源。引脚上必须有合适的输入旁路电容器，以将电压瞬变降至最低，并为调整器提供所需的开关电流。

2-Output：内部开关。该引脚上的电压在大约(+VIN−VSAT)和大约−0.5V之间切换，占空比为VOUT/VIN。为了最大限度地减少与敏感电路的耦合，必须将连接到此引脚的pcb铜缆面积保持在最小。

3-Ground：电路接地。

4-Feedback：感测调整后的输出电压以完成反馈回路。

5-ON/OFF：允许使用逻辑信号关闭开关稳压器电路，从而将总输入电源电流降至约80µA。将此引脚拉到约1.3 V的阈值电压以下会打开调整器，而将此引脚拉到1.3 V以上(最高可达25 V)将关闭调整器。如果不需要此关机功能，则开/关引脚可以接线到接地引脚，也可以保持打开状态。在任何一种情况下，调节器都将处于ON状态。

 

第三：降压模块实现基本原理

说明：

1、D4叫做续流二极管，为L3续流

2、 DCDC开关频率提高，电源纹波变小，环路的带宽变高， 系统的瞬态响应会好，同时频率越高，电感量越小（对应pcb尺寸），但是同时Buck的开关损耗和电感的迟滞和涡流损耗也变大了，实际设计中需要做一些取舍；

由于LM2596内部开关频率较低，对于12V输入，电感最好选择33uH或者47uH，若输入为20V以上，电感量最好用100uH以上的。

3、输出电压：

VOUT=1.23*(1+RP2/RP1)

4、电感选择：

Vsat = 1.16V，VD= 0.5V(二极管的压降)

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

5、前馈电容选择：

CFF= 1 / (31 * 1000 * PR1)

 

第四：应用实例

 

现实生活中，有的需要24V，有的需要19V，有的需要5V，等等，突然想可以通过单片机引脚，使用DAC功能控制输出电压，果断尝试，上原理图先：

计算过程：流过电阻R3的电流I3 ，流过电阻R2的电流I2 ，流过电阻R1的电流I1

FB引脚反馈电压VFB， 单片机DAC输出电压VG，二极管压降VD,

通过下面推导：

I3=(VG-VD-VFB)/R3

I2=(VOUT-VFB)/R2

I1=VFB/R1

VD为二极管导通电压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时，I3=0,VOUT=1.23*(1+R2/R1)=23.78V

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

VG=3.25V时输出最小 VOUT=23.78-35.64/R3=23.78-23.78=0V

所以可以实现0-23.78V可调  

 

总结：稳压降压模块是现实生活中常见的模块，掌握其中的原理，方能走的更远。