基于LM2576的MCU電源設(shè)計(jì)

　　●封裝形式：TO-220或TO-263。

　　LM2576的內(nèi)部框圖如圖1所示，該框圖的引腳定義對應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。

　　LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓， 通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓(1.23V)，正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ(可調(diào)-ADJ時(shí)開路)， R2分別為1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ)，上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值 1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。

　　由圖1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。

　　2 LM2576應(yīng)用舉例

　　2.1 基本應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　由LM2576構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路僅需四個(gè)外圍器件，其電路如圖1所示。

　　電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓·微秒常數(shù)(E·T)：

　　E·T=(Vin - Vout)×Vout/ Vin×1000/f?? (1)

　　上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、f是LM2576的工作振蕩頻率值(52kHz)。E·T確定之后，就可參照參考文獻(xiàn)所提供的相應(yīng)的電壓·微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來查找所需的電感值了。(下圖為：圖三)

　　該電路中的輸入電容Cin一般應(yīng)大于或等于100μF，安裝時(shí)要求盡量靠近LM2576的輸入引腳，其耐

　　壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。而輸出電容Cout的值應(yīng)依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算(單位μF)：

　　C≥13300 Vin/ Vout×L (2)

　　上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、L是經(jīng)計(jì)算并查表選出的電感L1的值，其單位是μH。電容C鐵耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的1.5～2倍。對于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V的電容器。

　　二極管D1的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2576的最大電流限制。二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍。參考文獻(xiàn)中推薦使用1N582x系列的肖特基二極管。

　　Vin的選擇應(yīng)考慮交流電壓最低跌落值(Vac-min)所對應(yīng)的LM2576輸入電壓值及LM2576的最小輸入允許電壓值Vmin(以5V電壓輸出為例，該值為8V)，因此，Vin可依據(jù)下式計(jì)算：

　　Vin≥(220Vmin/Vac-min)

　　如果交流電壓最低允許跌落30%(Vac-min=154V)、LM2576的電壓輸出為5V(Vmin=8V)，則當(dāng)Vac=220V時(shí)，LM2576的輸入直流電壓應(yīng)大于11.5V，通?？蛇x為12V。

　　2.2 工作模式可控應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　LM2576的5腳輸入電平可用于控制LM2576的工作狀態(tài)。5腳輸入電平與TTL電平兼容。當(dāng)輸入為低電平時(shí)，LM2576正常工作;當(dāng)輸入為高電平時(shí)，LM2576停止輸出并進(jìn)入低功耗狀態(tài)。圖3是LM2576的工作模式可控電路原理圖。

　　圖3中，下拉電阻可保證MCU-CON控制端為低時(shí)LM2576的正常工作。Shutdown Input的控制端信號來自MCU，該端為低電平時(shí)，LM2576停止輸出，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。當(dāng)為該端為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通會(huì)使LM2576重新工 作。設(shè)計(jì)時(shí)保證當(dāng)MCU-CON控制端為高電平且三極管導(dǎo)通時(shí)，電阻R不至于因過流而損壞MCU的輸出控制端。

　　結(jié)束語

　　經(jīng)實(shí)際使用證明，采用LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路作為MCU穩(wěn)壓電源的核心器件不僅可以提高穩(wěn)壓電源的工作效率，減少能源損耗，減少對MCU的熱損 害，而且可減少外部交流電壓大幅波動(dòng)對MCU的干擾，同時(shí)可降低經(jīng)電源竄入的高頻干擾，這對保障MCU的安全和可靠運(yùn)行能起到事半功倍的作用。