MCU電源設計中LM2576的應用介紹

嵌入式控制系統(tǒng)的MCU一般都需要一個穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設計者多習慣采用線性穩(wěn)壓器件(如78xx系列三端穩(wěn)壓器件)作為電壓調節(jié)和 穩(wěn)壓器件來將較高的直流電壓轉變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調整工作方式在工作中會大的“熱損失”(其值為V壓降×I負荷)，其工作效 率僅為30%～50%[1]。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系 統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。

　　而開關電源調節(jié)器件則以完全導通或關斷的方式工作。因此，工作時要么是大電流流過低導通電壓的開關管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關穩(wěn)壓電源的功 耗極低，其平均工作效率可達70%～90%[1]。在相同電壓降的條件下，開關電源調節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關穩(wěn)壓電 源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對MCU工作環(huán)境的有害影響。

　　采用開關穩(wěn)壓電源來替代線性穩(wěn)壓電源作為MCU電源的另一個優(yōu)勢是：開關管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對來自于電源的高頻干擾具有較 強的抑制作用。此外，由于開關穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設計時還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。

　　LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件(如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路)的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強的輸出電流驅動能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強有力的保證。

　　1 LM2576簡介

　　LM2576系列是美國國家半導體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器(52kHz)和基準穩(wěn)壓器(1.23V)，并具 有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括 LM2576(最高輸入電壓40V)及LM2576HV(最高輸入電壓60V)二個系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V(-3.3)、5V(-5.0)、 12V(-12)、15V(-15)及可調(-ADJ)等多個電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。

　　LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下[2]：

　　●最大輸出電流：3A;

　　●最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V;

　　●輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可調)等可選;

　　●振東頻率：52kHz;

　　●轉換效率：75%～88%(不同電壓輸出時的效率不同);

　　●控制方式：PWM;

　　●工作溫度范圍：-40℃ ～ +125℃

　　●工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制;

　　●工作模式控制：TTL電平兼容;

　　●所需外部元件：僅四個(不可調)或六個(可調);