【DC-DC开关电源芯片的使用（LM2596）】

一.原理图

此电路由一个DC-DC开关稳压芯片（LM2596）和一个线性稳压芯片（AMS1117）组成，可以将7-40V的输入电压转换5V和3.3V的电压输出。此处只对前半部分开关稳压芯片做介绍，线性稳压芯片另一篇文章介绍。

二.开关稳压芯片原理讲解

1.BUCK降压电路

此DC-DC芯片降压稳压主要是基于BUCK电路。网上对BUCK电路介绍很多，此处只大致讲解。

BUCK基本电路形式:

三极管导通时：
电源经过三极管给电容C充电，给负载RL供电，同时电感L开始储能。

三极管关断时：
通过二极管构成回路，电容C和电感L为负载RL供电，但是电流在缓慢减小。

由上图可见，通过对三极管基极施加高低电平（PWM）可以控制三极管的导通与关断，从而达到降压的目的。

结论：Vo=Vi*D（Vo是输出电压，Vi是输入电压，D是三极管基极PWM的占空比）
因为D在0~1之间，因此输出电压一定小于输入电压。（具体推导过程可自行查找）

2.LM2596基本介绍

★LM2596是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。
★转换效率高，70%~90%。
★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。

3.LM2596内部原理讲解

此芯片即是上面buck电路中三极管的部分，后面电容电感等需要外接。

开关及基准电压：ON/OFF引脚为低电平时开启此芯片，同时产生一个1.235V的参考电压，用于与反馈电压比较，实现稳压。

限流保护：当经过芯片的电流大于4.5A时，芯片自动关闭。

过热保护：当芯片温度过高时自动关闭。

三极管输出：可简单理解为BUCK电路中的开关三极管。

输出反馈：FEEDBACK脚接在电路的输出端，通过输出端的反馈电压与基准电压1.235V进行比较，从而检测输出电压是否偏离所需电压，进而对芯片进行相应的稳压控制。其中R1值固定2.5KΩ，R2值由芯片型号决定（不同输出电压，R2不同，对于电压可调的型号，需外接R1和R2）。例如图中所示，5V输出的芯片R2=7.6KΩ。因为Vref=Vo*R1/（R1+R2）。1.235≈5*2.5/（2.5+7.6）

假设（以5V输出为例）：当Vo由于Vi的波动大于5V时，反馈检测电阻R1上的电压将大于1.235V，此电压Vr1与基准电压Vref通过误差放大器，将Vref-Vr1（为负数）的值放大（这样，即使微小的误差也会被检测到）。然后送入比较器与一锯齿波比较，比较器即对应输出高低电平控制后级的latch（如下图所示，占空比增大)。比较输出为1时latch输出低电平，比较输出为0时latch输出高电平，相当于对比较器输出取反（实际latch类似于一个SR触发器，比较器输出接到R输入，此不做详解）。那么三极管基极接收到的PWM占空比减小，由BUCK电路的结论可知，占空比减小，输出电压减小，从而使输出处于动态平衡，稳定在5V。

4.常用接法及元件选取

数据手册接法
最上面的原理图即按此接法略加修改，此为固定的5V电压输出。

二极管D：为了在三极管关断时，可以立刻使此二极管导通形成回路，需要选择反向恢复时间短的二极管，例如SS34（肖特基二极管）或ES2D（超快恢复二极管）。

电感L： 在要求不高的情况下，选择33uH的功率电感即可。

输入输出端电容C： 均由一个220uF的电解电容和一个100nF的陶瓷电容构成（最上面的原理图）。可滤除高频率和低频率的杂波，同时输出端还作为BUCK电路中的储能电容。
大小电容滤波的原理可看此篇博文：电容滤波

5.补充：输出可调电路

此为数据手册中给出的输出可调型号芯片的连接电路。相当于把输出固定型号芯片的检测电阻R1，R2从芯片中提出，可根据需要自行配置。同时，如果把R2换成可调电阻，即可通过改变其阻值实现输出电压的调节。同样满足Vref=Vo*R1/（R1+R2）。