LM2596 开关电压调节器
LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，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。固定输出版本有3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于37V的各种电压。
该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。
其封装形式包括标准的5脚TO-220封装（DIP）和5脚TO-263表贴封装（SMD）。
该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流， 实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）
特点
※ 3.3V、5V、12V的固定电压输出和可调电压输出 ※ 可调输出电压范围1.2V～37V±4% ※ 输出线性好且负载可调节 ※ 输出电流可高达3A ※ 输入电压可高达40V
※ 采用150KHz的内部振荡频率，属于第二代开关电压调节器，功耗小、效率高 ※ 低功耗待机模式，IQ的典型值为80μA ※ TTL断电能力
※ 具有过热保护和限流保护功能
※ 封装形式：TO-220（T）和TO-263（S）
※ 外围电路简单，仅需4个外接元件， 且使用容易购买的标准电感
应用领域
※ 高效率降压调节器 ※ 单片开关电压调节器 ※ 正、负电压转换器
典型应用（固定输出）
LM2596□-5.0
１
管脚图
极限参数
名称
范围
单位
最大电源电压 45 V 脚输入电压
-0.3～25 V “反馈”脚电压 -0.3～25 V 到地的输出电压（静态） -1 V 功耗
由内部限定 -- ℃
储存温度 -65～150
静电释放（人体放电1） 2000 V 焊接时的管脚
温度
TO-220 TO-263
气流焊（60秒） 215 ℃ 红外线焊接（10秒） 245 波峰焊/电烙铁焊接（10秒）
260
℃ ℃
最高结温 150 ℃
工 作条 件
温度范围 -40～125
℃
电源电压 4.5～40 V 注1：人体放电模式相当于一个100PF的电容通过一个1.5K的电阻向每个管脚放电。
电气特性
说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，带下划线的粗斜体字对应的项目适合于整个温度范围； 系统参量(4) 测试电路见图1
符号 参量 条件 典型值
（2）
极限值
（3）
单位
LM2596□—3.3 （见注14）
4.75V≤VIN≤40V， 0.2A≤ILOAD≤3A VIN=12V，ILOAD=3A
3.3 3.168/3.135 3.432/3.465 73 V V（min） V（max） % VOUT
输出电压
η 效率
LM2596□—5.0 （见注14）
7V≤VIN≤40V， 0.2A≤ILOAD≤3A VIN=12V，ILOAD=3A
5.0 4.800/4.750 5.200/5.250 80 V V（min） V（max） % ２
VOUT 输出电压
η 效率
符号 参量 条件
典型值
（2）
极限值
（3）
单位
LM2596□—12 （见注14）
15V≤VIN≤40V， 0.2A≤ILOAD≤3A
VIN=25V，ILOAD=3A 88 12.0
11.52/11.40 12.48/12.60
V V（min） V（max） %
VOUT 输出电压
η 效率
LM2596□—ADJ （见注14）
4.5V≤VIN≤40V，
VFB
反馈电压
0.2A≤ILOAD≤3A
VOUT调为3V， 电路图见图1
η
效率
VIN=25V，VOUT =3V， ILOAD=3A 73 VIN=25V，VOUT =15V，ILOAD=3A 90 1.230
1.193/1.180 1.267/1.280
V V（min） V（max）
% %
电气特性（所有输出）
说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，带下划线的粗斜体字对应的项目适合于整个温度范围。除非特别说明，VIN=12V对应于LM2596□—3.3、LM2596□—5.0、LM2596□—ADJ，VIN=24V对应于LM2596□—12. ILOAD=500mA。 （见注14）
LM2596□—XX
符号 器件参数 Ib
反馈偏置电流
只适用于输出可调节的情况，VFB=1.3V
10 nA
参量
条件
典型值
（2）
极限值
（3）
单位
50/100 nA(max) 150 KHz fO
振荡器频率 见注5 127/110 KHz(min) 173/173 KHz(max)VSAT
饱和电压 最大工作周期（ON） 最小工作周期(OFF）
IOUT=3A
（6,7）
1.16 V
1.4/1.5 V(max) DC
见注7 100 % 见注8 0 % 4.5 A
ICL
极限电流 峰值电流
（6，7）
3.6/3.4 A(min) 6.9/7.5 A(max) 输出为0V
IL
输出漏电流
（6，8）
50 2 μA(max)mA 输出为-1V
（9）
30 mA(max) 5 10 （9）
IQ
静电流 见注9
mA mA(max) μA μA(max)
３
ISTBY
待机静电流 ON/OFF脚=5V（OFF）
80 200/250
LM2596□—XX
符号 θJC
参量
条件
典型值
（2）
极限值
（3）
单位
TO-220或TO-263 2 ℃/W
（10）
θJA TO-263热阻 θJA TO-263θJA TO-263θJA
ON/OFF控制 （ 测试电路见图1） VIH VIL IH
ON/OFF脚输入电流
IL
ON/OFF脚逻辑输入
门槛电压
TO-263
50 ℃/W 50 ℃/W 30 20
℃/W ℃/W
（11）
（12）
（13）
1.3 V V(max) 低（调节器开） 0.6 V(min) 高（调节器关） 2.0 VLOGIC=2.5V（调节器关）
5 μA 15 μA(max)0.02 μA 5 μA(max)
VLOGIC=0.5V（调节器开）
注2： 典型值是指在25℃下的数值，代表最常见的情况。
注3： 所有的极限参数都必须适合于室温（用正常字体表示）和极限温度（用带下划线的粗斜体字表示），所有室
温下的极限参数都是经过测试得出的，所有的极限温度下的极限参数都可以通过使用相关的标准静态质量控制方法来加以保证。
注4：二极管、电感、输入和输出端的电容以及调节输出电压的电阻等外接元件可能会影响开关调节器的系统性
能。当LM2596用在如图1所示测试电路中时，其系统性能如电气特性中系统参量所示。 注5：当第二级电流极限功能启动时，开关频率会有所下降， 下降的程度取决于过电流的严重程度。 注6：输出管脚不连接电感、电容或二极管。
注7：把反馈管脚和输出管脚断开，把反馈管脚连到0V，以强制输出开关晶体管导通。
注8：把反馈管脚和输出管脚断开，把反馈管脚连到12V（当VOUT=3.3V、5V或ADJ时）或15V（当VOUT=12V
时）， 以强制输出开关晶体管截止。
注9：VIN=40V
注10：环境热阻（不外加散热片）是指TO-220封装的LM2596垂直焊接在覆盖有面积约为1平方英寸铜箔的PCB
上所对应的值。
注11：TO-263封装的LM2596垂直焊接在覆盖有面积约为0.5平方英寸铜箔的单面PCB上所对应的环境热阻。 注12：TO-263封装的LM2596垂直焊接在覆盖有面积约为2.5平方英寸铜箔的单面PCB上所对应的环境热阻。 注13：TO-263封装的LM2596垂直焊接在覆盖有面积约为3平方英寸铜箔的双面PCB上所对应的环境热阻，而
PCB的另一面覆盖有面积约为16平方英寸铜箔。
注14： LM2596T-3.3, LM2596T-5.0, LM2596T-12， LM2596T-ADJ为TO-220封装（DIP）；
LM2596S-3.3, LM2596S-5.0,LM2596S-12， LM2596S-ADJ为TO-263封装（SMT）。
４
测试电路及其布线方案（固定输出）
注：反馈线要远离电感，电路中的粗线一定要短，最好用地线屏蔽。 CIN---470μF/50V COUT----220μF/25V D1----5A/40V IN5825 L1---68μH，L38
纹波滤波电路
测试电路及其布线方案（输出可调）
注：反馈线要远离电感，电路中的粗线一定要短，最好用地线屏蔽，调节输出电压的电阻R1、R2要靠近LM2596的4脚。
输出电压的计算可由下式给出：
， 其中VREF=1.23V，
，为了确保输出稳定， R1选用标称阻值为1KΩ，精度为1%的电阻。
CIN---470μF/50V COUT----220μF/35V R1----1K，1% D1----5A/40V IN5825 L1---68μH CFF----参照有关的应用信息
图1 标准测试电路
在开关调节器中，PCB版面布局图非常重要，开关电流与环线电感密切相关，由这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问题。要使这种感应最小、地线形成回路，图中所示的粗线部分在PCB板上要印制得宽一点，且要尽可能地短。为了取得最好的效果，外接元器件要尽可能地靠近开关型集成电路，最好用地线屏蔽或单点接地。最好使用磁屏蔽结构的电感器，如果所用电感是磁芯开放式的，那么，对它的位置必须格外小心。如果电感通量和敏感的反馈线相交叉，则集成电路的地线及输出端的电容COUT的连线可能会引起一些问题。在输出可调的方案中，必须特别注意反馈电阻及其相关导线的位置。在物理上，一方面电阻要靠近IC，另一方面相关的连线要远离电感，如果所用电感是磁芯开放式的，那么，这一点就显得更加重要。
５
TO-263封装（S）尺寸图 单位：英寸/毫米
TO-220封装（T）尺寸图 单位：英寸/毫米
６
设计步骤及实例
固定输出调节器的设计步骤
条件：VOUT=3.3（或5 、或 12）V , VIN（max）为最大直流输入电压, ILOAD（max）为最大负载电流 步骤： 1.
电感的选择（L1）
A． 要根据图4、图5和图6所示的数据选择电感的适当值（分别对应输出电压为3.3V、5V和12V），对于所有的
其他输出电压的情况，请看输出可调的调节器的设计步骤。
B． 在图4、图5和图6上，由最大输入电压线和最大负载电流线的交叉区域确定电感的值，每一个区域都对应一
个电感值和一个电感代号（LXX）。
C． 从图8中所列的4个厂家所列的产品号中选择一个合适的电感，最好使用磁屏蔽结构的电感器。 2.
输出电容的选择（COUT）
ESR）钽电容值在10μF到470μF之间效果最好。电容应该靠近IC，同时，电容的管脚要短，连接的铜线也要短，电容值不要大于820μF。
B. 为了简化电容选择步骤，请参阅表2所示的电容快速选择，这个表包含了最好的设计方案所需的不同的输入电
压、输出电压、负载电流、不同的电感和输出电容。
C. 电解电容的耐压至少应是输出电压的1.5倍，为了得到纹波更低的输出电压，需要更高耐压值的电容器。 3. 吸纳二极管的选择（D1）
A. 吸纳二极管的最大承受电流能力至少要为最大负载电流的1.3倍，如果设计的电源要承受连续的短路输出，则
吸纳二极管的最大承受电流能力要等于LM2596的极限输出电流。对吸纳二极管来说，最坏的情况是过载或输出短路。
B. 吸纳二极管的反向耐压至少要为 最大输入电压的1.25倍。
C. 吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近LM2596，此二极管的管脚要短，连接的铜线也要短。由于所需的二极
管开关速度快、正向压降低，所以，肖特基二极管是首选，同时，它的性能和效率都很好，特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好。超快恢复二极管的典型恢复时间为50ns或更快，象IN5400系列的整流二极管速度很慢，通常不用。 4. 输入电容的选择（CIN）
为了防止在输入端出现大的瞬态电压，在输入端和地之间要加一个低等效电阻的铝或钽电容作为旁路电容，这个电容要靠近IC。另外，输入电容电流的均方根值至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数不能低于直流负载电流的一半。几个不同的铝电解电容的典型均方根电流值所对应的曲线如图13所示。对铝电解电容，其耐压值要为最大输入电压的1.5倍。必须注意的是，如果使用了钽电容，则它的耐压要为输入电压的2倍，推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用瓷片电容为输入旁路电容时要特别小心，因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声。
A. 在大多数的应用中，低等效电阻（Low ESR）的电解电容值在82μF到820μF之间，而低等效电阻（Low
固定输出调节器设计实例
条件：VOUT=5V，VIN（max）=12V，ILOAD（max）=3A 步骤：
1. 电感的选择（L1）
A. 按图5所示的电感选择方法选择输出为5V时的电感。
B. 由图5可见，电压为12V的水平线和电流为3A的垂直线的交叉区域所对应的电感值为33μH，代号为L40。
７
C. 所需的电感值为33μH，从表8中L40那行所列的4个厂家的电感序列号中选择一个电感（通常，表贴和直插
的电感都有），最好使用磁屏蔽结构的电感器。 2. 输出电容的选择（COUT）
A. 从表2所示的快速设计器件选择中，先选择输出电压为5V的那几行，在负载电流列中，选择一条与你应用中
所需电流最接近的一条电流线，在本例中，选择3A的电流线。在最大输入电压列中，选择一条与你应用中所需输入电压最接近的一条电压线，在本例中，选择15V所对应的电压线。在这条线上所列的就是使用效果最好的电感和电容。
B. 输出电压为5V时，则电容的耐压至少应为7.5V或更高。但是，即使在低等效电阻下和开关级，220μF /10V
的铝电解电容也会产生大约225Ω的等效阻抗，这么大的等效电阻会在输出端产生相对高的输出纹波电压。要把纹波电压降到输出电压的1%或更低，就需要选择一个耐压（低等效电阻的）更高或容值更高的电容。一个16V或25V的电容几乎可以把纹波电压降到原来的一半。 3．吸纳二极管的选择（D1）
参考图9。在这个例子中，5A/20V的肖特基二极管IN5823可以产生很好的效果，而且，在输出短路的情况下，也不会过载。 4. 输入电容的选择（CIN）
输入耐压和电流均方根是输入电容的重要参数。如果输入电压是12V，那么，铝电解电容的耐压要大于18V（1.5×VIN），下一个更高的电容耐压值为25V。在调节器中输入电容的电流均方根大约是直流负载电流的一半，在本例中，负载电流为3A，那么，输入电容的电流均方根至少为1.5A，利用图13所示的曲线图可以选择合适的电容。在曲线图中，35V的电压线所对应的电流均方根值大于1.50A的电容为680μF，于是，我们就可以选出一个680μF/35V的电容。对于选择直插元件的设计，680μF/35V的电解电容就足够了，其他种类或其他厂家的电容可以用来提供足够的均方根纹波电流。对于选择表贴元件的设计，可以选用固态钽电容，但是，要注意的是，必须测试电容的浪涌电流值。AVX公司的TPS系列及VISHAY公司的593D系列的器件的浪涌电流值都经过测试了。
条件
输 出 电压 V
负 载 电 流 A
最大输入电压V
电感
直插式电解电容
电感值 μH
电感号#
PANASONIC HFQ系列 （μF/V）
NICHICON PL系列 （μF/V）
输出电容
表贴式钽电容 AVX TPS系列 （μF/V）
VISHAY 595D系列 （μF/V）
5 22 L41 470/25 560/16 330/6.3 390/6.3 3
3.3
7 22 L41 560/35 560/35 330/6.3 390/6.3 10 22 L41 680/35 40 33 L40 560/35
680/35 330/6.3 390/6.3 470/35 330/6.3 390/6.3 6 22 L33 470/25 470/35 330/6.3 390/6.3 2
10 33 L32 330/35 40 47 L39 330/35
330/35 330/6.3 390/6.3 270/50 330/10 330/10 8 22 L41 470/25 560/16 220/10 330/10 3
5
10 22 L41 560/25 15 33 L40 330/35 40 47 L39 330/35
560/25 220/10 330/10 330/35 220/10 330/10 270/35 220/10 330/10 9 22 L33 470/25 560/16 220/10 330/10 2
20 68 L38 180/35 40 68 L38 180/35
180/35 100/10 270/10 180/35 100/10 270/10 ８
12
2 3
15 22 L41 470/25 18 33 L40 330/25 30 68 L44 180/25 40 68 L44 180/35 15 33 L32 330/25 20 68 L38 180/25 40 150 L42 82/25
470/25 100/16 180/16 330/25 100/16 180/16 180/25 100/16 120/20 180/35 100/16 120/20 330/25 100/16 180/16 180/25 100/16 120/20 82/25 68/20 68/25 图2 LM2596固定输出快速设计器件选择表
可调输出调节器的设计步骤
条件：VOUT为可调节的输出电压，VIN（max）为最大直流输入电压，ILOAD（max）为最大负载电流，F=开关频率
（为固定值150KHz） 步骤：
1． 输出电压值的计算（即选择图1中的R1和R2）
利用以下的公式来选择适当的电阻值，
这里的VREF=1.23V，在240Ω和1.5KΩ之间为R1选择一个适当的阻值。低阻值使敏感的反馈脚的噪声容限降到最小（选用精度为1%金属膜电阻，可以使温度系数降低，随时间的稳定度最好）。
2. 电感的选择（L1）
A. 可以通过以下的公式计算电感电压与微秒的乘积E・T
其中 VSAT为内部开关饱和电压，且VSAT=1.16V VD为二极管正向压降，VD=0.5V。
B. 用前面公式中所得的E・T的值，从图7的纵坐标上找一个相匹配的电感序号。在横坐标上选一个最大的负载
电流。
C. 由E・T值和最大的负载电流值的交叉处确定一个电感区域，每个区域都由一个电感值和一个电感序号
（LXX）表征。
D. 从图8所列的4个生产厂家的元件号中选一个适当的电感，最好使用磁屏蔽结构的电感器。 3. 输出电容的选择（COUT）
A. 在大多数的使用中，使用82μF～820μF之间的低等效电阻（Low ESR）的电解电容或固态钽电容效果最好，
电容要靠近IC，管脚要短，连接的铜线要短。不要使用大于820μF的电容。
B. 为了简化电容选择步骤，请参阅表3所示的电容快速选择，这个表包含了最好的设计方案所需的不同的输出电
压和输出电容。
９
C. 电容的耐压至少应是输出电压的1.5倍，有时，为了得到纹波低的输出电压需要更高的电容耐压值。 4. 前馈电容（CFF，见图1）
当输出电压大于10V时，就需要一个补偿电容，这个电容的典型值在100pF～33nF之间，同时，与输出电压设置电阻R2并联。对于高输出电压、低输入-输出电压时和/或低等效电阻的输出电容等情况，这个电容可以使电路格外稳定，如固态钽电容。
这个电容可以是瓷片电容、塑胶或云母电容等（因为Z5U/Y5V瓷片电容性能不稳定，所以建议不要使用这种电容）。
5. 吸纳二极管的选择（D1）
A. 吸纳二极管的最大承受电流能力至少要为最大负载电流的1.3倍，如果设计的电源要承受连续的短路输出，则
吸纳二极管的最大承受电流能力要等于LM2596的极限输出电流。对吸纳二极管来说，最坏的情况是过载或输出短路。
B. 吸纳二极管的反向耐压至少要为 最大输入电压的1.25倍。
C. 吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近LM2596，此二极管的管脚要短，连接的铜线也要短。由于所需的二极
管开关速度快、正向压降低，所以，肖特基二极管是首选，同时，它的性能和效率都很好，特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好，但是，一些有突然关断性能的这种器件可能会引起不稳定或电磁感应的问题。超快恢复二极管的典型恢复时间为50ns或更快， 但IN5400系列的整流二极管速度很慢，通常不用。 6. 输入电容的选择（CIN）
为了防止在输入端出现大的瞬态电压，在输入端和地之间要加一个低等效电阻（Low ESR）的铝或钽电容作为旁路电容，这个电容要靠近IC。另外，输入电容电流的均方根值至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数不能低于直流负载电流的一半。几个不同的铝电解电容的典型均方根电流值所对应的曲线如图13所示。对铝电解电容，其耐压值要为最大输入电压的1.5倍且要靠近IC。必须注意的是，如果使用了钽电容，则推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用电介质固定的瓷片电容为输入旁路电容时要特别小心，因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声。
可调输出调节器设计实例
条件：VOUT=20V， VIN（max）=28V，ILOAD（max）=3A， F=开关频率（为固定值150KHz） 步骤： 1.
输出电压值的计算（即选择图1中的R1和R2） 选择精度为1%的1KΩ的电阻R1，来计算R2，
R2=1K（16.26-1）=15.26K，接近于精度为1%的15.4K，所以，取R2=15.4KΩ。 2.
电感的选择（L1）
A. 可以通过以下的公式计算电感电压与微秒的乘积E・T
１０
B. E・T=34.2 （V・s） C. ILOAD（max）=3A
D. 由图7，34（V・μs）的水平线和3A的垂直线的交叉处所确定的电感为47μH，电感代号为L39。 E. 如图8所示的表格，在L39所在的行中，选择一个电感器件号，最好使用磁屏蔽结构的电感器。 3. 输出电容的选择（COUT）
A. 从表3所示的快速设计器件选择中，先选择一个输出电压列，在输出电压列中，选择一条与你应用中所需电压
最接近的一条电压线，在本例中，选择24V的电压线。在输出电容部分，从4个不同的生产厂家所列的直插的电解电容和表贴的钽电容中选择一个。
B. 输出电压为20V时，则电容的耐压至少应为30V或更高。在本例中，35V或50V的电容都可使用。如果需要
低的输出纹波电压时，也可以选择50V。只要与表中所列的相近，则其它厂家的低ESR电容也可以使用。 4．前馈电容（CFF）
表3包括不同输出电压所对应的前馈电容值，在本例中，需要一个560pF的电容。 5．吸纳二极管的选择（D1）
参考图11。在这个例子中，5A/40V的肖特基二极管IN5825可以产生很好的效果，而且，在输出短路的情况下，也不会过载。 6.
输入电容的选择（CIN）
输入耐压和电流均方根是输入电容的重要参数。如果输入电压是28V，那么，铝电解电容的耐压要大于42V（1.5×VIN），既然下一个更高的电容耐压值为50V，那么，就要使用一个50V的电容。使用电容耐压值是一种保守的方法，愿意时可以对它加以修正。LM2596的输入电容的电流均方根大约是直流负载电流的一半，在本例中，负载电流为3A，那么，输入电容的电流均方根至少为1.5A，利用图13所示的曲线图可以选择合适的电容。在曲线图中，注意50V的电压线所对应的电流均方根值大于1.50A的电容，于是，我们就可以选出一个680μF/50V或为470μF/50V的电容。对于选择直插元件的设计，680μF/50V的电解电容就足够了，其他种类或其他厂家的电容可以用来提供足够的均方根纹波电流。对于选择表贴元件的设计，可以选用固态钽电容，但是，要注意的是，必须测试电容的浪涌电流值。AVX公司的TPS系列及VISHAY公司的593D系列的器件的浪涌电流值都经过测试了。
直插式输出电容
输 出
PANASONIC
电 压 V
HFQ系列 （μF/V）
NICHICON PL系列 （μF/V）
前馈电容
AVX TPS系列 （μF/V）
VISHAY 595D系列 （μF/V）
前馈电容
表贴式输出电容
2 820/35 820/35 33nF 330/6.3 470/4 33 nF 4 560/35 470/35 10 nF 330/6.3 390/6.3 10 nF 6 470/25 470/25 3.3 nF 220/10 330/10 3.3 nF 9 330/25 330/25 1.5 nF 100/16 180/16 1.5 nF 12 330/25 330/25 1 nF 100/16 180/16 1 nF １１
直插式输出电容
输 出
输 出
电 压 V
直插式输出电
容
表贴式输出电
容
电 压 V
直插式输出电
容
表贴式输出电容
输 出
表贴式输出电
容
电 压 V
15 220/35 220/35 680pF 68/20 120/20 680 pF 24 220/35 150/35 560 pF 33/25 33/25 220 pF 28 100/50 100/50 390 pF 10/35 15/50 220 pF
图3 输出电容和前馈电容选择表
图4 LM2596□—3.3 图6 LM2596□—12
图5 LM2596□—5.0 图7 LM2596□—ADJ
１２
序号/电感μH /电流（A）
Schott Renco Pulse Engineering Coilcraft 直插式
表贴
直插式
表贴 RL1500-22
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
直插式 PE-53815PE-53821PE-53822PE-53823PE-53824PE-53825PE-53826PE-53827PE-53828PE-53829PE-53830PE-53831PE-53932PE-53933PE-53934
表贴
表贴
67148460 RL-1284-22-4367144460 RL-5471-6 67144470 RL-5471-6 67148480 RL-1283-22-4367148490 RL-1283-15-4367144480 RL-5471-1 67144490 RL-5471-2 67144500 RL-5471-3 67144510 RL-5471-4 67144520 RL-5471-5 67144530 RL-5471-6 67144540 RL-5471-7 67144500 RL-1283-22-4367144790 RL-1283-15-43--
PE-53815-S DO3308-223 PE-53821-S DO3316-683 PE-53822-S DO3316-473 PE-53823-S DO3316-333 PE-53825-S DO3316-223 PE-53824-S DO3316-153 PE-53826-S DO5022P-334PE-53827-S DO5022P-224PE-53828-S DO5022P-154PE-53829-S DO5022P-104PE-53830-S DO5022P-683PE-53831-S DO5022P-473PE-53832-S DO5022P-333PE-53833-S DO5022P-223PE-53834-S DO5022P-153PE-53835-S -- PE-53836-S -- PE-53837-S -- PE-53838-S -- PE-53839-S -- PE-53840-S -- PE-53841-S
-- -- --
PE-53842-S -- L15/22/0.99 67148350L21/68/0.99 67144070L22/47/1.17 67144080L23/33/1.40 67144090L24/22/1.70 67148370L25/15/2.10 67148380L26/330/0.80 67144100L27/220/1.00 67144110L28/150/1.20 67144120L29/100/1.47 67144130L30/68/1.78 67144140L31/47/2.20 67144150L32/33/2.50 67144160L33/22/3.10 67144390L34/15/3.40 67144400L35/220/1.70 67144170L36/150/2.10 67144180L37/100/2.50 67144190L38/68/3.10 67144200L39/47/3.50 67144210L40/33/3.5 67144220L41/22/3.50 67144230L42/150/2.70 67144410L43/100/3.4 67144240L44/68/3.40 6714425067144450 RL-5471-5 RL1500-68
RL-5473-1 --- PE-53935
-- RL-5473-4 -- PE-54036-- RL-5472-1 -- PE-54037-- RL-5472-2 -- PE-54038-- RL-5472-3 -- PE-5403967148290 RL-5472-4 --- PE-5404067148300 RL-5472-5 -- --
RL-5473-2 RL-5473-3 -- -- --
PE-54041PE-54043PE-54044
-- RL-5473-4 -- PE-54042
图8 电感厂家的产品型号
输出电流3A
VR
直插 肖特基
20V
超快恢复
表贴 肖特基
超快恢复
输出电流4A～6A 直插 肖特基
超快恢复
表贴 肖特基
超快恢复
IN5820 SR502 SK32 SR302 MBR32030WQ03
30V
IN5823 SB520 40V
IN5821 所有这类二
所有这类二所有这类二极MBR33050WQ03所有这类二极SR503 SK33 极管的最低
极管的最低管的最低耐压管的最低耐压31DQ03
耐压为50V IN5824 耐压为50V 为50V 为50V
IN5822 SB530
SR304 50WQ04SR504 SK34 MUR620 MURS620 MURS320
MUR320 MBR340 IN5825 MBRS340 30WF10 HER601 50WF10
30WQ04 31DQ04 SB540 SK35 SR305 MBRS360 MBR35030WQ05
31DQ05
50WQ05
SB550 50SQ080
50V
或更高
图9 二极管选择表
１３
使用说明
管脚描述
VIN 正输入端，在这个管脚处必须加一个适当的输入旁路电容来减小暂态电压，同时为LM2596提供所需的开
关电流。
GND 接地端。
Output 输出端，这个脚上的电压可在（+VIN-VSAT）和-0.5V（大约）间转换。为了减小耦合，PCB上连接到该脚
的铜线区域要尽量小。
Feedback 反馈端， 这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈回路。
这个管脚可以利用逻辑电平把LM2596切断，使输入电流就降到大约80μA。将这个管脚的电压下拉到低于大约1.3V时，LM2596就被打开；而上拉到高于1.3V（最大到25V）时，LM2596就被关断。如果不需要使用这个功能，就可以把这个管脚接地或开路，使IC处于打开的状态。
外接元件
输入电容CIN
这是一个加在输入端和地之间的低等效电阻（Low ESR）的铝或钽旁路电容。且必须通过短导线, 使其靠近LM2596，这个电容可以防止在输入端出现过大的瞬态电压，同时为LM2596 在每次开关时提供瞬态电流。
对输入电容而言，最重要的参数是耐压和均方根电流。由于在开关调节器（LM2596）的输入电容中流过相对较高的均方根电流，所以，是以均方根电流而不是以电容值或耐压值为标准来选择输入电容。
可以把电容的均方根电流范围看作是电容的功率范围，即均方根电流流过电容内部的等效电阻产生的功率而使电容的温度上升。电容的均方根电流是由产生使内部温度高于环境温度（105℃）10℃所需热量的电流值来决定的，电容把热量散发到周围环境中的能力将决定电容可以安全工作的最大电流。表面大的电容的均方根电流范围也较大。对于给定的电容值，在体积上，高电压的电解电容要大于低电压的电解电容，这样就有利于把更多的热量散发到周围的环境中去，同样，它的均方根电流范围也更大。
使电解电容在高于均方根电流的情况下工作会缩短它工作寿命，高温会加速电容电解液的蒸发，最终导致电容的损坏。
在选择电容时，要参照（查阅）生产厂家提供的数据表上的最大均方根纹波电流。在最大环境温度为40℃时，一般要选择一个最大均方根纹波电流为直流负载电流的0.5倍的电容，当环境温度达到70℃时，最好选择最大均方根纹波电流为直流负载的0.75倍的电容，而电容的耐压值至少要高于最大输入电压的1.25倍，有时为了满足均方根电流的需要，常常选择耐压值更高的电容。
图13示出了电解电容耐压值、电容值和均方根电流之间的关系。这些曲线包括了设计有关开关调节器的应用所需的低等效阻抗、高稳定度的尼古拉斯 PL系列的电解电容。其他的电容厂家也提供了类似的电容，但是，使用时一般要检查其电容数据表。“标准的”电解电容一般等效阻抗高，均方根电流低，寿命短。
１４
图13 电解电容耐压值、电容值和均方根电流之间的关系
由于尺寸小、性能好，所以，一般使用表贴固态钽电容作为输入旁路电容，但是，有几点必须事先预防。当超过所能承受的突变电流时，有一小部分固态钽电容会被击穿。有几个电容厂家对其全部产品做了浪涌电流检查，以使这种潜在的问题达到最少。如果需要高的启动电流时，就要在钽电容前面加一些电阻或电感，或选择耐压值高的电容。对铝电解电容，均方根纹波电流必须达到负载电流那么大。
前馈电容 （CFF）
当输出电压大于10V或输出电容的等效电阻很小时，要加一个前馈电容CFF，如图1（b）所示，这个电容是用来对反馈环路进行补偿和增加相位裕量以提高环路的稳定度。对CFF的选择，请参阅相关的设计步骤。
输出电容 （COUT）
这个电容是用来对输出滤波以及提高环路的稳定性，在设计开关调节器的应用中，必须使用小阻抗或低等效电阻（LOW ESR）的电解电容或固态钽电容。在选择输出电容时，几个重要的参数是：
（1） 100KHz时的等效阻抗（ESR）； （2） 最大纹波电流均方根值； （3） 耐压值； （4） 标称容量。
图14 电容等效电阻值与耐压值间的关系曲线 图15 电容等效电阻值与温度间的关系曲线
１５
等效电阻（ESR）是最主要的参数。输出电容的等效电阻值有一个上限和一个下限，如果需要输出电压的纹波电压小时，则希望输出电容的等效电阻值小些，这个值由可容许的最大纹波电压决定，一般是输出电压的1%～2%，但是，如果输出电容的等效电阻值太小，就有可能使反馈环路不稳定，最终导致输出端起振。使用表中所列的电容或相类似的电容，会解决这个问题。
铝电解电容的等效电阻值与其电容值和耐压值有关，在许多情况下，电解电容的耐压值低则其等效电阻就小（见图14），通常，在需要输出纹波电压小等效阻抗低的情况下，要选用耐压值高的电解电容。许多不同的开关电源的设计中，只需要三、四种电容值或几种不同的耐压值的输出电容就可以满足设计要求。在温度低于-25℃时，建议不要使用电解电容，因为低温下电解电容的等效电阻值会急剧增加（见图15）。由于固态钽电容在温度低于-25℃时等效电阻很好，所以，建议在温度低于-25℃时，要使用固态钽电容。
吸纳二极管
在LM2596的应用（调节器）中，需要一个吸纳二极管来为电感电流（当开关闭合时）提供通路，这必须是一个快速二极管且要靠近LM2596，管脚要短、相连接的导线也要短。
由于肖特基二极管开关速度快、正向压降小，所以，使用中其性能很好，特别是在输出电压低的应用中（5V或更低）。超快恢复或高效整流二极管在使用中性能也很好。但是在突然关闭时，可能会引起不稳定或电磁干扰。
电感的选择
所有的调节器都有两种基本的工作方式：连续型和非连续型，两者之间的区别在于流过电感的电流的不同，或者是连续流过，或者是在一个开关周期内经过一段时间后变为0。每一种工作模式都有可以影响调节器性能和需求的不同特点。当负载电流很小时，许多设计中都采用非连续模式。
LM2596既可以用于连续型也可以用于非连续型。 连续工作模式：
在多数情况下，人们更喜欢用连续模式，它能够提供更大的输出功率，同时，峰值开关电流、电感电流、二极管电流和输出纹波电压很小。但是，这就需要更大的电感以维持流过电感中的电流的连续性，尤其是在输出负载电流小或输入电压很大的情况下。
为了简化选择电感的过程，请参阅图4～图7。这是在假定调节器工作于连续模式，并且电感的纹波电流的峰峰值为设计的最大输出电流的某个百分数。 这个电感纹波电流峰峰值的百分数不是固定的，它可以随着不同的负载电流而改变。如图16所示。
图16
当工作在连续模式时，电感电流波形从三角波到锯齿波变化（由输入电压决定），而电流波形的平均值等于输出的直流负载电流。 非连续工作模式：
以上所将的电感选择方式只适用于连续工作模式，而对于低电流或/和高输入电压的应用情况下，非连续模式就是更好的选择。在这种情况下所需的电感尺寸更小，而电感值只需要连续模式的1/2～1/3，在非连续模式下，峰值
１６
开关电流和电感电流会更高些，但是在这种低负载电流（1A或小于1A）的情况下，最大的开关电流仍小于极限开关电流。非连续工作模式的电压波形和连续工作模式的电压波形有很大的区别，在输出脚波形上有较弱的正弦噪音存在，但是，对非连续工作模式而言，这是正常的，并不是由反馈环路的不稳定所引起的。在非连续工作模式下，有一段时间内开关管和二极管都不工作，电感电流降到了0，在这段时间内，有少量的能量在电感和开关管/二极管之间流通，同时由寄生电容引起了噪音，通常情况下，这不会成为问题，除非放大倍数足够大以至于使它超过了输入电压，即便如此，也只有很下的能量损耗。不同的电感类型或不同的磁芯材料会造成不同的程度的噪音，磁芯为铁素体的电感，由于其磁芯损耗很小，于是造成了很大的噪音，而磁芯损耗很大的铁芯电感造成的噪音反而很小。如果需要，可以在给电感家一些RC网络（与电感并联）以抑制噪音。
输出纹波电压和暂态电压
工作在连续模式下的开关电源的输出电压可能会在开关频率上包含一些锯齿波电压，而在锯齿波的峰值上可能会含有一些短毛刺。
输出纹波电压是由电感的纹波电流和电容的等效电阻引起的，典型的输出纹波电压可以丛输出电压的0.5%到3%。要获得小的纹波电压，输出电容的等效电阻一定要小，但是，当使用等效电阻极小的输出电容时，一定要注意这可能会影响反馈环路的稳定性，并最终导致输出端的振荡问题。如果希望输出纹波电压很小（低于20mV），则推荐使用后置纹波滤波器，所需电感的典型值为1μH～5μH。也需要低等效阻抗的输出滤波电容以确保良好的动态负载响应和纹波抑制。电压毛刺是由输出开关管和二极管的快速开关、输出滤波电容的寄生电感以及与此相关的导线等引起的。要降低这些电压毛刺，就要用专门的适合于开关调节器的电容，同时，它的管脚一定要短。环线电感、分布电容以及用于测量暂态电压的示波器探针都会硬气毛刺电压。当调节器工作于连续模式时，电感电流波形从三角波变化到锯齿拨（由输入电压决定）。对一个给定的输入和输出电压，电感电流波形的峰峰值就是一个常数，随着负载电流的升或降，电流的锯齿波也会升或降，电流波形的平均值等于直流负载电流值。如果负载电流降到足够的低，电流锯齿波的波谷就变为0，调节器（开关电源）就可以在连续和非连续之间转化。在开关调节器的设计中，如果知道电感纹波电流的峰峰值将有利于电路中其他参数的确定，象电感或开关管的峰值电流、电路在转换为非连续模式之前的最小负载电流、输出纹波电压以及输出电容等效阻抗这些参数都可以由电感纹波电流的峰峰值计算出来。利用图4～8来选择电感值，则电感纹波电流的峰峰值就可以立即算出，图17示出了可由不同的负载电流确定的电感纹波电流的峰峰值的范围。
图 17 电感纹波电流的峰峰值与负载电流的关系曲线
曲线图也示出了当电感区域从底边到顶边变化时电感纹波电流的峰峰值的变化，顶边代表高输入电压，底边代表低输入电压。这些曲线图只有在连续工作模式时才正确，也只能用来选择电感值。
考虑如下的例子：VOUT=5V，ILOAD（max）=2.5A, VIN=12V(在10～16V间变化)。
如图5，2.5A的垂直线和12V的水平线的交叉处几乎是33μH电感区域顶边和底边的中间，33μH电感峰值电流是最大负载电流的一个百分数。参照图17，2.5A电流线所经过的电感区域的中间所对应的电感纹波电流的峰峰值约为620 mA。
１７
当输入电压增加到16V时，交点就到了电感区域的顶边，对应的电感纹波电流的峰峰值也增加，参照曲线图17，可见负载电流为2.5A时，输入电压为12V时，对应的电感纹波电流的峰峰值为620 mA；当输入电压为16V时，对应的电感纹波电流的峰峰值为740 mA；当输入电压为10V时，对应的电感纹波电流的峰峰值为500 mA。一旦电感纹波电流的峰峰值已知，就可以利用下面的公式计算开关调节器电路的其他参数。 1.
电感和开关管的峰值电流
2.
电路工作模式变为非连续之前的最大负载电流
3. 4.
输出纹波电压=（△IIND）×（COUTESR）=0.62A×0.1Ω=62mVpp 输出电容的等效电阻
散热方面的一些考虑
LM2596有两种封装形式，5脚的TO-220（T）和5脚的TO-263（S）封装。
一般情况下，TO-220（T）封装需要散热片。散热片的尺寸由输入电压、输出电压、负载电流和环境温度决定。图18示出了负载电流为3A，输入电压和输出电压不同时LM2596的温度高出环境温度的有关曲线。这些数据是在LM2596作为开关调节器在环境温度为25℃时测出的，这些温度上升的数据都是近似的，而且有许多因素可以影响这些温度，环境温度越高，需要散发的热量也就越多。
图18 图19
TO-263（S）封装的LM2596是要焊接在PCB板上的表贴元件，铜和PCB板有助于这种封装器件和其他散热元件，如吸纳二极管和电感的散热。焊接这种封装器件的PCB上的覆铜区域至少要有0.4平方英寸，更多的覆铜区域会改善热特性，但是，当的面积大于6平方英寸时，在散热方面的改善就很小，如果还需要进一步改善散热，就建议使用覆铜区域大的多次PCB板或在通风的情况下使用。图19是在负载电流为2A，不同输入电压和输出电压情况下，TO-263封装的LM2596的温度高出环境温度的有关曲线。 （END）
１８
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