LM1578A/LM2578A/LM3578A 开关调节器

一般说明

LM1578A是一个开关调节器，可以很容易地设置直流-直流电压转换电路，如降压、升压和反转配置。LM1578A是一个独特的比较器输入级，它不仅具有反向和非反向输入的独立管脚，同时也为每个输入提供一个内部1.0V参考，从而简化电路设计和p.c.板布局。这个输出可以切换到750毫安，并有输出管脚集电极和发射器，以提高设计灵活性。外部的限流端子可参考接地或车辆识别号终端，具体取决于应用。此外，LM1578A还有一个板上振荡器，用于设置单个外部电容器的开关频率小于1赫兹至100千赫（典型）。LM1578A是LM1578的改进版本，为总电源电压提供更高的最大额定值，并且输出晶体管发射极和集电极电压。

特征

反向和非反向反馈输入

输入端n 1.0V参考电压

从2V到40V的电源电压运行

输出电流高达750毫安，饱和小于0.9伏

电流限制和热关机

占空比高达90%

应用

降压、升压、逆变和单端变压器配置

电机速度控制

闪光灯

绝对最大额定值（注1）

总电源电压50V

集电极输出对地-0.3V至+50V

发射器输出对地（注2）–1V至+50V

功耗（注3）内部限制

输出电流750毫安

储存温度−65°C至+150°C

铅温（焊接，10秒）260摄氏度

最高结温150 303C

ESD公差（注4）2kV

运行额定值

环境温度范围

LM1578A−55°C≤TA≤+125°C

LM2578A−40°C≤TA≤+85°C

LM3578A 0摄氏度≤TA≤+70摄氏度

结温范围

LM1578A−55°C≤TJ≤+150°C

LM2578A−40°C≤TJ≤+125°C

LM3578A 0摄氏度≤TJ≤+125摄氏度

电气特性

除非另有规定，否则这些规范适用于2V≤VIN≤40V（2.2V≤VIN≤40V（TJ≤−25○）C）、定时电容CT=3900 pF和25%≤占空比≤75%。标准字体中的值适用于TJ=25℃；黑体字体中的值适用于在规定的工作结温度范围内运行。

电气特性（续）

这些规范适用于2V≤VIN≤40V（TJ≤——25——C时，2.2V≤VIN≤40V）、定时电容CT=3900 pF和25%≤占空比≤75%，除非另有规定。标准字体中的值适用于TJ=25℃；黑体字体中的值适用于在规定的工作结温度范围内运行。

注1：绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。操作时不适用直流和交流电气规范超出额定工作条件的装置。

注2：对于TJ≥100°C，发射极引脚电压不得低于地面0.6V（见应用信息）。

注3：在高温下，设备必须根据封装热阻降额。TO-99包装中的设备必须在150℉C/W下降额，连接至环境，或45°C/W，连接至外壳。8针浸没的设备必须在95°C/W下降额，与环境连接。表面安装包中的设备必须在150°C/W下降额，与环境连接。

注4：人体模型，1.5 kΩ与100 pF串联。

注5：典型值适用于TJ=25°C，代表最可能的参数范数。

注6：保证所有限值，并在室温（标准型面）和极端温度（粗体型面）下进行100%生产试验。使用所有限制计算平均输出质量水平（AOQL）。

注7：在室温（标准型面）和极端温度（粗体型面）下保证的所有限值。室温限制为100%生产经过测试。通过使用标准统计质量控制（SQC）方法的相关性，保证温度极限。所有限制都用于计算AOQL。

注8：输入端子可防止意外对地短路，但如果外部电压高于参考电压，则电流过大流量应限制在5毫安以下。

注9:I1和I2是输入端的外部汇电流（参考测试电路）。

注10：将10 kΩ电阻器从引脚1连接到引脚4将驱动占空比达到最大值，通常为90%。施加最小电流极限感应电压到销7不会将占空比降低到低于50%。在引脚7上施加最大电流限制感应电压一定会将占空比降低到50%以下。当集电极输出摆幅为40V或更大时，可能需要将该电压增加15 mV以将占空比降低至0%（见接地参考电流极限感应电压典型曲线）。

注11：可根据要求提供军用RETS规范。打印时，LM1578A RETS规范符合本栏中的黑体限制。这个LM1578AH也可作为标准军用图纸采购。

典型性能特征

测试电路

可以使用所示的测试电路进行参数测试。用选择所需的车辆识别号、收集器电压和占空比可调电源。带输入的数字电压表应使用大于100 MΩ的电阻测量以下内容：输入参考电压到地；S1在任一位置。电平偏移精度（%）=（TP3（V）/1V）x 100%；I1=I2=1毫安时为S1输入电流（毫安）=（1V−Tp3（V））/1 MΩ：I1=I2时为S1=0毫安。

振荡器参数可在Tp4处使用频率计数器或示波器测量。电流极限检测电压通过连接一个可调的0到1V浮动电源，与电流限制端子，并将其指接地或车辆识别码终端。将占空比设置为90%，并监控测试点TP5，同时调整浮动电源电压直到LM1578A的占空比刚刚达到0%。这个电压是电流极限感应电压。电源电流应与占空比一起测量在0%时，在I1=I2=0毫安的位置上为S1。LM1578A规格采用自动测量测试设备。此电路为客户提供检查参数方便。由于可能试验条件的变化，测量值这些测试程序可能与工厂的测试程序不匹配

运算放大器电源为±15V

DVM输入电阻>100 MΩ*LM1578最大占空比为90%

术语定义

输入参考电压：电压（指地）必须应用于反转或非反转使调节器开关改变状态的输入（开或关闭）。

输入参考电流：必须绘制的电流从反转或非反转输入导致调节器开关改变状态（开或关）。

输入电平偏移精度：本规范确定输出控制取决于从逆变器中获得相等电流的调节器的输出电压容限和非逆变输入（参见图21的逆变调节器和图21的RS-232线路驱动电源23页）。通过使用两个等值电阻从逆变和非逆变中吸取电流来测试电平偏移精度输入端子，然后测量通过电阻产生的电压开关输出的占空比。

集电极饱和电压：当反向输入端通过一个10 kΩ电阻接地，输出端的晶体管发射极接地时，集电极饱和电压是给定条件下的集电极对发射极电压集电极电流。

发射极饱和电压：通过10 kΩ电阻和输出晶体管的反向输入端子接地集电极连接至车辆识别号，发射器饱和电压为给定发射极电流的集电极到发射极的电压。集电极发射极维持电压输出晶体管的集电极-发射极击穿电压，在规定电流下测量。

电流极限检测电压：电流下的电压限位销，指电源或接地端子，会导致输出晶体管关闭并在振荡器频率下逐周期重置。

电流极限检测电流：施加电压等于电流极限检测电压的电流极限终端的偏置电流。

电源电流：IC电源电流，不包括当振荡器工作时，通过输出晶体管的电流。

功能描述

LM1578A是为使用而设计的脉冲宽度调制器作为开关调节器控制器。也可用于其他需要控制脉冲宽度电压驱动的应用。一种控制信号，通常表示输入的输出电压LM1578A的比较器与内部生成的引用。产生的错误信号振荡器的输出被输入一个逻辑网络确定何时打开输出晶体管或关了。以下是对LM1578A。比较器输入级LM1578A的比较器输入级是唯一的反向和非反向输入均可用于用户，和都包含1.0V引用。如下所示：将1.0V参考电压输入修改后的电压跟随器电路（见功能图）。当两个输入引脚都打开时，没有电流流过R1

功能说明（续）

和R2。因此，比较器的两个输入将具有1.0V参考电压VA的电势。当一个输入（例如，非逆变输入）从VA拉出∏V时，a0.V/R1的电流将流过R1。同样的电流流经R2，比较器看到总电压为其输入之间为2∏V。系统的高增益，通过反馈，将纠正这种不平衡，并将两个输入都恢复到1.0V电平。这种不寻常的比较器输入级增加了电路的灵活性，同时使电压调节器系统所需的外部元件总数最小化。反转例如，可以设置开关调节器配置无需使用外部运算放大器进行反馈极性反转（见典型应用）。

振荡器

LM1578A提供了一个车载振荡器，可以调整到100千赫。其频率由单个外部电容器C1设置，如图1所示，并遵循方程式fOSC=8x10-5/C1振荡器提供一个消隐脉冲以限制最大值占空比为90%，内部电路有一个复位脉冲

输出晶体管

输出晶体管能够输出高达750毫安的电流饱和电压小于0.9V（见集电极饱和电压和发射极饱和电压曲线）将发射器拉到地面以下的电压不得超过1V（当TJ≥100摄氏度时，此限值为0.6V）。由于这个限制，必须使用外部晶体管来产生负输出电压（见反向调节器典型应用）。其他配置可能需要防止违反此限制（请参阅应用程序信息的发射器输出部分）。

电流限制

LM1578A的电流限制可参考接地或车辆识别号引脚，并在一个周期一个周期地工作。电流限制部分由两个比较器组成：一个其非逆变输入参考电压110 mV在车辆识别号以下，另一个参考其反向输入地上110mV（见功能图）。这个当电流限制终端被拉离车辆识别号或接地110毫伏。

应用程序信息

电流限制

如功能说明中所述，电流限制端子可以参考车辆识别号或接地终点站。电阻器R3将要感测的电流转换为电流极限检测电压。

限流暂态抑制

当噪声峰值和开关瞬态干扰正确的电流限制操作，R1和C1一起作为控制限流电路响应的低通滤波器时间。因为电流限制端子的感应电流变化根据引用位置，R1应该小于接地时小于2 kΩ，小于100Ω当提到车辆识别号时。

应用程序信息（续）

C、 L.感应电压倍增当需要更大的感测电阻值时，可以使用由R1和R2组成的电压分压器网络。这个有效地将感应电压乘以（1+R1/R2）。也，可以用二极管代替R1以增加电流限制感测电压约为800毫伏（二极管Vf+110毫伏）。

欠压闭锁

欠压闭锁是在很少的外部条件下完成的组件。当车辆识别号低于齐纳时击穿电压，输出晶体管关闭。这个发生，因为二极管D1随后将变为正向偏置，允许电阻器R3从不可逆输入比由并行组合接收在反向终端的R1和R2。R3应该是五分之一R1和R2的值并行。

最大占空比限制

通过调整振荡器电容器的充放电比，可以外部限制最大占空比只有一个外部电阻。典型值为50微安充电电流，放电电流450微安，和电压从200毫伏波动到750毫伏。因此，选择R1作为理想的充放电坡度重新调整C1以设置振荡器频率

占空比调整

当需要手动或机械选择输出变压器的占空比时，如下所示的电路可能是使用。输出将在每个os  cillator循环开始时打开，当电流下降到R2和来自非反转终端的R3变得大于从逆变终端下沉的电流。电阻值如图所示，R3可用于调整占空比从0%到90%。当R2和R3之和是R1值的两倍时占空比约为50%。C1可能是一个大的电解槽将振荡器频率降低到1赫兹以下的电容器。

远程关机

LM1578A可以通过下沉非逆变输入的电流大于输入的电流。这可以通过选择电阻器来实现R3约为R1和R2的一半平行的。

发射器输出

当LM1578A输出晶体管处于关闭状态时，如果发射极输出电压低于接地引脚电压输出晶体管将打开，因为它的底座被夹紧接近地面。发射极输出为低接地曲线的集电极电流表示集电极电流的大小在此模式下绘制，与温度和发射极电压的关系。当集电极-发射极电压高时，该电流将在输出晶体管和应该避免。这种情况可能发生在大电流高压下buck应用程序，如果使用发射器输出和catch二极管正向压降大于0.6V.A快速恢复二极管可与发射极串联输出以抵消捕捉二极管的正向电压降（见图2）。为了提高高输出电流的效率降压调节器，外部PNP晶体管应用于如图16所示。

同步装置

当同时操作多个设备时，其振荡器可通过应用外部信号。这个驱动信号应该是一个脉冲波形最小脉冲宽度为2微秒，振幅为1.5V至2.0V。信号源必须能够1.）驱动ca 容性负载，2.）为每个负载提供高达500微安的电流LM1578A号。电容器C1至CN的选择要慢20%频率大于同步频率

典型应用

LM1578A可以在连续或不连续的传导模式。以下应用程序（降压增压调节器除外）设计用于连续传导操作。也就是说，感应器电流不允许降到零。这种操作模式与dis连续模式相比，效率更高，EMI特性更低。

降压调节器

buck配置用于降低输入电压到一个较低的水平。图14中的晶体管Q1切断输入直流电压变成方波。然后，这个方波被转换回一个较小幅度的直流电压由L1和C1组成的通滤波器。占空比D方波将输出电压与输入电压通过以下方程式：Vout=DxVin=Vin x（吨）/（吨+toff）

图15是一个15V到5V的降压调节器，输出电流为350毫安。电路在20%的Io（最大），输出电压纹波为10毫伏，效率为75%，负载调节为30毫伏（70毫安至350毫安）以及10 mV（12≤Vin≤18V）的线路调节。组件值的选择如下：

R1=（Vo−1）x R2，其中R2=10 kΩ

R3=V/Isw（最大值）

R3=0.15欧

V是电流极限感应电压，0.11VIsw（max）是通过输出的最大允许电流晶体管。L1是电感，可从电感计算图（图16）中找到，如下所示：给定车辆识别号=15V

Vo=5伏

Io（最大值）=350毫安

fOSC=50千赫

在Io（最大值）的20%时不连续。注意，由于电路将在20%时变得不连续在Io（最大值）中，负载电流不得低于70毫安。

步骤1：计算通过输入导管的最大直流电流IL（max）。必要的方程式在在图表的顶部，显示出IL（max）=Io（max）对于buck配置。因此，IL（max）=350毫安。

步骤2：根据图表中给出的方程式计算电感电压sec积，E-Top，ac 。为了：E-Top=（车辆识别号-车辆识别号）（车辆识别号/车辆识别号）（1000/fosc）=（15-5）（5/15）（1000/50）=66V-微秒。振荡器频率，fosc，单位为kHz。

Vin = 15V R3 = 0.15Ω Vo = 5V C1 = 1820 pF

Vripple = 10 mV C2 = 220 μF

Io = 350 mA C3 = 20 pF

fosc = 50 kHz L1 = 470 μH

R1 = 40 kΩ D1 = 1N5818

步骤3：使用轴标记为“不连续于”的图形%“IOUT”和“IL（max，DC）”找到所需的点最大电感电流，IL（max，DC）截获所需不连续百分比。在本例中，关注点是0.35A线与20%线相交。这几乎是水平轴。

第四步：最后一步只是对这一点的翻译在步骤3中找到它下面的图表。这是通过直接向下移动页面到拦截所需的E-Top。在本例中，E-Top是66V-μs，所需电感值为470μH例如，对于20%的不连续性，底图可以直接使用，如图中步骤3所示说明。

典型应用（续）

对于标准电感值的完整系列，请联系Pulse En  Engineering（加利福尼亚州圣迭戈市），了解其PE526XX系列或a.I.E.Magnetics（田纳西州纳什维尔市）。

更精确的电感值可以计算为降压、升压和反转调节器如下：巴克L=Vo（车辆识别号-车辆识别号）/（车辆识别号fosc）

促进L=车辆识别号（Vo–车辆识别号）/（ΔIL fosc Vo）

使转化L=车辆识别号| Vo |/[™IL（车辆识别号+| Vo |）fosc]式中，∏IL是通过电感器的电流纹波。ΔIL是通常根据预期的最小负载电流选择在赛道上。对于降压稳压器，由于电感电流IL等于负载电流IO，∏IL=2•IO（min）对于该电路，IL=140毫安。ΔIL也可以解释为ΔIL=2•（不连续系数）•IL其中不连续系数是最大负载电流的负载电流。在这个例子中，不连续系数为0.2。选择图15的其余部分

具体如下：

C1是图1中的定时电容器。

C2≥Vo（车辆识别号-车辆识别号）/（8fosc 2VinVrippleL1）其中Vripple是峰间输出电压纹波。

C3是连续运行所必需的，通常10 pF到30 pF的范围。D1应为肖特基型二极管，如1N5818或1N5819。输出电流增大时的BUCK对于需要大输出电流的应用，外部晶体管可以如图17所示使用。这个电路用1.5A的输出电流将15V电源降到5V。输出纹波为50mV，效率为80%，负载为40毫伏（150毫安至1.5安）的调节和线路调节20毫伏（12伏≤车辆识别号≤18伏）。根据buck的概述选择组件值不连续系数为10%的调节器

R4和R5：R4=10VBE1Bf/知识产权R5=（车辆识别号-V--VBE1--Vsat）Bf/（IL（最大，DC）+IR4）

VBE1是晶体管Q1的VBE。

Vsat是LM1578A输出变压器的饱和电压。

V是电流极限感应电压。

Bf是晶体管Q1的强制电流增益（对于图17，Bf=30）。

IR4=VBE1/R4

Ip=IL（最大值，DC）+0.5∏IL

增压调节器

升压调节器将低输入电压转换为更高的输出电压。基本配置如所示图18。电感器通电时，能量储存在电感器中，然后随输入电压转移到输出电容器，用于晶体管关闭时的滤波。因此，Vo=车辆识别号+车辆识别号（吨/飞行时间）。

R1=（Vo−1）R2，其中R2=10 kΩ。

R3=V/（IL（最大，DC）+0.5∏IL）

在本例中，∏IL=2（ILOAD（min））（Vo/Vin）∏IL为200毫安。

R4、C3和C4是连续运行和通常分别为220 kΩ、20 pF和0.0022μF。C1是图1中的定时电容器。C2≥Io（Vo-Vin）/（fosc Vo Vripple）。D1是肖特基型二极管，如IN5818或IN5819。L1如buck converter一节所述，使用图16中升压配置的电感图还有20%的不连续性。逆变调节器图20显示了反转的基本配置调节器。输入电压是正极性的，但是输出为负。输出可以小于、等于或大于输入的幅度。输入电压和输出电压之间的关系是Vo=Vin x（ton/toff）。

图21显示配置为5V至-15V的LM1578A输出电流为300毫安的极性逆变器，负载44毫伏（60毫安至300毫安）的调节和线路调节50毫伏（4.5伏≤8.5伏）。R1=（| Vo |+1）R2，其中R2=10 kΩ。R3=V/（IL（最大，DC）+0.5∏IL）。R4=10VBE1Bf/（IL（最大值，DC）+0.5∏IL）

五、VBE1、Vsat和Bf在“Buck Converter with提高输出电流”部分。ΔIL=2（ILOAD（min））（车辆识别号+|车辆识别号|）/车辆识别号R5在“输出电流增大的降压”章节中定义。R6的作用与增压调节器中的R4相同电路，通常为220 kΩ。C1、C3和C4的定义见“增压调节器”一节。C2≥Io | Vo |/【fosc（| Vo |+车辆识别码）Vripple】L1如buck变换器一节所述，我们使用图16的电感图来表示反向结构和20%的不连续性

增压调节器

如图22所示，降压升压调节器可能会电压升高或降低，取决于所需输出电压是否大于或小于输入电压。在这种情况下，输出电压为12V，输入电压为从9V到15V，电路的效率达到75%60毫伏（10毫安至100毫安）的负载调节和一条线路52 mV的调节。R1=（Vo−1）R2，其中R2=10 kΩR3=V/0。75安R4、C1、C3和C4在“增压调节器”章节中定义。D1和D2是肖特基型二极管，如1N5818或1N5819。

Vd是二极管的正向压降。

Vsat是LM1578A输出变压器的饱和电压。

Vsat1是晶体管Q1的饱和电压。

L1≥（车辆识别号-Vsat-Vsat1）（吨/Ip）

RS-232线路驱动电源

电源，如图23所示，在输入电压低至4.2V（标称5V）的情况下工作，在±40毫安时输出电压为±12V，效率高于70%。这个电路提供±150 mV的负载调节（从10%到100%满载）和±10 mV的线路调节。其他无表特性包括逐周电流限制和输出电压纹波小于40mvp-p。这个电路的一个独特的特点是它使用来自两个输出。这种双反馈配置导致各输出共享输出电压调节任何一方都不会像在单一反馈中那样变得不平衡系统。此外，由于双方都受到监管，因此必须使用线性调节器进行输出调节。反馈电阻R2和R3可以通过假设R1的值为10 kΩ选择为fol  lows；R2=（Vo−1V）/45.8微安=240 kΩR3=（| Vo |+1V）/54.2微安=240 kΩ实际上，电流用来为反馈电阻可以在40至60微安之间变化，只要它们的总和等于建立R1上的1V阈值。理想情况下，这些电流应该相等（每个50微安）以实现最佳控制。但是，就像以前一样在这里，它们可能不匹配，以便使用标准电阻值。这导致了监管的轻微错位在两个输出之间。电流限制电阻器R4是通过将电流限制阈值电压除以最大峰值电流来选择的输出开关中的电平。就我们而言，R4=110毫伏/750毫安=0.15欧。使用了0.1Ω的值。

电容器C1设置振荡器频率并被选择从图1。电容器C2用作同步同步运行的补偿电容器，对于大多数应用，10至50 pF的值应足够高。理想输出电容器C3的最小值可以是计算公式为C=Io x t/℃V，其中Io为负载电流，t为晶体管开启时间（通常为0.4/fosc），且∏V为峰间输出电压纹波。更大的输出电容器因为电解质高频性能差。经验有显示的值是计算值的5到10倍应该使用。为了提高效率，二极管必须具有低正向压降和快速开关。1N5819肖特基二极管对于0.4/fosc的输出变压器“开启”时间和一次电感高足以防止输出晶体管开关倾斜比晶体管额定值750毫安还高。Pulse Engineering（加州圣地亚哥）和Renco Electronics，Inc。（纽约鹿园）可以为选择适合特定应用需要的变压器。这个图23中使用的变压器是脉冲工程