LM2676 SIMPLE SWITCHER®高效3A降压 电压调节器

一般说明

LM2676系列稳压器是单片集成的为能够驱动高达3A的降压开关稳压器提供所有有源功能的电路具有优良线路和负载调节特性的负载。通过使用电阻式DMOS电源开关。这个系列包括固定输出电压为3.3V、5V和12V，可调输出版本。简单的切换器概念提供了一个完整的使用最少数量的外部组件进行设计。一个高固定频率振荡器（260KHz）允许使用物理尺寸较小的组件。标准家庭与LM2676一起使用的感应器有以下几种制造商大大简化了设计过程。LM2676系列还内置了热关机功能，限流和可通电的开/关控制输入将调节器降至50微安的低静态备用电流条件。输出电压保证在±2%范围内。时钟频率控制在±11%以内宽容。

特征

氮效率高达94%

设计简单（使用现成的外部组件）

150 mΩDMOS输出开关

3.3V、5V和12V固定输出，可调（1.2V至37V）版本

50微安关闭时的备用电流

±2%满线和负载的最大输出公差条件

宽输入电压范围：8V至40V

260 KHz固定频率内部振荡器

−40至+125°C工作结温度范围

应用

设计简单，效率高（>90%）降压开关调节器

个有效的线性电压系统预调节器调节器

电池充电器

绝对最大额定值（注1）

输入电源电压45V

开/关引脚电压-0.1V至6V

开关电压接地-1V至车辆识别号

升压引脚电压VSW+8V

反馈引脚电压-0.3V至14V

功耗内部限制

ESD（注2）2千伏

储存温度范围-65°C至150°C

焊接温度

波4秒，260摄氏度

红外线10秒，240摄氏度

气相75秒，219摄氏度

运行额定值

电源电压8V至40V

结温范围（TJ）–40 303C至125 303C

黑体字的电气特性限值适用于整个结温

工作温度范围，-40°C至125°C。正常类型的规范适用于TA=TJ=25°C。

所有输出电压版本

电气特性

粗体字体显示的限值适用于整个工作温度范围，-40°C至125°C。标准字体显示的规格适用于TA=TJ=25°C。除非另有规定，否则对于3.3V、5V和可调的，VIN=12V版本和12伏版本的车辆识别号=24伏。

所有输出电压版本

电气特性（续）

注1：绝对最大额定值是指设备可能损坏的极限值。工作额定值表示设备在何种条件下放心。操作评级并不意味着保证的性能限制。有关保证性能极限和相关测试条件，请参见特性表。

注2:ESD采用人体模型，100pF电容器通过1.5KΩ电阻放电到每个引脚。

注3：典型值用TA=TJ=25°C确定，代表最可能的标准值。

注4：所有限值均保证在室温（标准型面）和极端温度（粗体型面）下。所有室温限制为100%

在生产过程中进行测试，TA=TJ=25°C。通过使用标准质量控制（SQC）进行关联，保证极端温度下的所有限值

方法。所有限制都用于计算平均输出质量级别（AOQL）。

注5：垂直安装的7线对220封装的环境热阻接头（无外部散热器），插座或PC上有1/2英寸引线最小铜面积的板。

注6：垂直安装的7引线至220封装的环境热阻（无外部散热器）接头，1/2英寸引线焊接至PC板导线周围有大约4平方英寸（1盎司）的铜区域。

注7:7引线至-263的环境热阻接头水平安装在0.136平方英寸的PC板上（与至-263包装）1盎司（0.0014英寸。厚）铜。

注8:7引线至-263的环境热阻接头，水平安装在0.4896平方英寸（3.6倍面积）的PC板上一盎司（0.0014英寸）。厚）铜。

注9:7导线对-263的环境热阻接头，水平安装在1.0064平方英寸（7.4倍于

TO-263包装的面积）为1盎司（0.0014英寸。厚）铜。额外的铜面积将进一步降低热阻。见交换机中的热模型制作Simple®软件。

注10：安装在PC板铜区域上的14引线LLP的环境热阻接头，与模具连接叶片相等。

注11：安装在PC板铜区域上的14引线LLP的环境热阻接头，使用12个通孔连接到第二层铜（相当于模具安装挡板。额外的铜面积将进一步降低热阻。有关布局建议，请参阅应用注释AN-1187。

典型性能特征

程序提示

LM2676提供了降压开关稳压器。内力开关是一个DMOS功率MOSFET提供电源具有高电流能力的设计，高达3A，并且高效运行。LM2676是简单切换器系列的一部分功率转换器。一个完整的设计使用最少数量的外部组件，这些组件是由不同的制造商预先确定的。使用这个数据表或称为LM267X的设计软件程序使简单（2.0版）成为一个完整的开关电源供应可以快速设计。

开关量输出

这是一个功率MOSFET开关的输出直接到输入电压。开关提供能量给电感、输出电容和负载电路内部脉冲宽度调制器（PWM）的控制。这个PWM控制器内部时钟固定为260KHz振荡器。在标准降压应用中，占空比电源开关的（开/关时间）与电源输出电压与输入电压之比电压。针脚1上的电压在车辆识别号（Vin）和开关之间切换通过外部电压降肖特基二极管（关闭）。

输入

电源的输入电压连接到引脚2。除了向负载提供能量外，输入电压还为LM2676的内部电路提供偏置。为了保证性能，输入电压必须在电压范围为8V至40V。功率性能最佳电源输入引脚应始终与输入旁路电容器位于引脚2附近。

C增压

电容器必须从引脚3连接到开关输出，引脚1。这个电容器把栅极驱动力提高到内部MOSFET高于Vin以完全打开它。这种微型开关可使电源开关中的传导损耗最小化，以保持较高的效率。C Boost的建议值为0.01微F。

地面

这是所有部件的接地参考连接在电源里。在快速开关、大电流应用（如用LM2676实现的应用）中建议使用宽接地平面来减小整个电路中的信号耦合

反馈

这是一个两级高增益放大器的输入，它驱动PWM控制器。必须将针脚6连接到设置直流输出的电源的实际输出电压。对于固定输出设备（3.3V、5V和12V输出），直接连接到输出要求内部增益设置电阻器LM2676。对于可调输出版本2外部设置直流输出电压需要电阻器。为了稳定电源的运行必须防止任何电感磁通与反馈输入的耦合。

开/关

此输入提供电源。将此插脚接地或连接到任何小于0.8V的电压将完全关闭调节器。关闭时输入电源的电流消耗仅为50μA。引脚7具有大约20μA的内部上拉电流源和7V至的保护钳位齐纳二极管地面。当电动驱动开/关引脚时开启条件下的电压水平不应超过6V绝对最大限度。当不需要开/关控制时，引脚7应保持开路。DAP（LLP包）模具连接垫（DAP）可以并且应该连接到PCB接地平面/岛。

使用LM2676的电源设计大大简化使用推荐的外部组件。范围广泛电感、电容和肖特基二极管制造商已被评估用于涵盖所有功能（输入电压、输出电压和负载电流）。简单的设计使用本数据表中提供的列线图和部件表的程序，可使工作设计不费吹灰之力。或者，设计软件，LM267XSimple（6.0版），也可以用来提供即时元件选择，电路性能计算评估、物料清单组件列表和回路示意图。来自不同制造商的单个组件叫出来使用的仍然只是一个小样本的浩瀚行业中可用的组件阵列。而这些建议使用组件，它们不只是仅用于设计的组件。在仔细比较组件规格之后，等效设备其他制造商可替代应用。每个外部组件和列线图和选择表的说明发展如下。

感应器

电感是开关稳压器的关键元件。为了提高效率，电感器在开关过程中储存能量准时，然后将能量转移到负载，而开关断开。列线图用于选择给定工作条件下所需的电感值。诺莫图假定电路是连续工作的模式（流过感应器的电流不会下降到零）。选择电感的大小来保持

应用程序提示（续）

最大纹波电流为最大负载电流的30%。如果纹波电流超过30%的限制选择较大的值。所提供的电感器是专门制造的在所有操作条件下提供适当的操作输入输出电压和负载电流。几种零件类型提供一定数量的电感。两面提供安装和通孔装置。感应器这三家制造商各有其独特的特点。

Renco：铁氧体棒芯电感；优点通常是成本最低，可承受纹波和瞬态峰值电流高于额定值。这些感应器有一个外部磁场，可能产生电磁干扰。

脉冲工程：铁粉环形磁芯电感；它们还可以承受高于额定电流的电流，作为环形电感，电磁干扰低。

线圈：铁氧体磁鼓磁芯电感；这些是最小的物理尺寸感应器，仅作为表面使用安装部件。这些电感器也会产生电磁干扰，但是小于贴感应器。

输出电容器

输出电容器起到平滑直流输出电压的作用并提供能量储存。输出的选择具有相关等效串联电阻的电容器（ESR），影响输出纹波电压和控制回路的稳定性。电源的输出纹波电压是电容器的ESR和电感纹波电流。这个选择了表中推荐的电容器类型因为血沉评分低。此外，表面贴装钽电容器和通孔铝电解电容器作为解决。影响整个控制回路的频率稳定性输出电容与电感器一起产生反馈回路中的双极。除此之外电容和ESR值为零。这些频率响应效应与内部频率一起LM2676的补偿电路修改增益和闭环系统的相移。作为稳定开关稳压器电路的一般规则希望电路的单位增益带宽为仅限于控制器切换的六分之一频率。固定260KHz开关频率LM2676，选择输出电容器提供一个单位最大增益带宽为40KHz。每项推荐选择电容值来实现这一结果。在某些情况下，需要多个电容器降低输出电容的ESR，使输出最小纹波（假定纹波电压为Vout的1%或更小性能条件），或增加输出容量以减少闭环单位增益带宽（减少超过40KHz）。当电容器的并联组合为必须假设每个电容器完全相同的零件类型。的均方根电流和工作电压（WV）额定值输出电容也是重要的考虑因素。在典型的降压开关稳压器中，电感纹波电流（设置为不超过最大负载电流的30%电感选择）是流过输出电容器。电容器均方根电流额定值必须为大于这个纹波电流。的额定电压输出电容应大于电源最大输出电压的1.3倍。如果操作需要高温系统，电容器额定电压可降低至低于标称房间温度额定值。仔细检查制造商的工作电压随温度降低的规范很重要。

输入电容器

大电流开关稳压器中的快速变化电流对不受管制的电力施加重大的动态负荷来源。输入电容器有助于提供附加电流对电源和平滑输入电压变化。像输出电容器一样，输入的关键技术指标电容器为均方根额定电流和工作电压。这个流过输入电容器的均方根电流等于最大直流负载电流的一半，所以电容器应该有能力处理这个问题。并联多个电容器按比例增加总容量的额定电流。额定电压也应选择为1.3乘以最大输入电压。根据不相关的输入电源，在轻载条件下最大输入电压可能显著高于正常运行，选择时应考虑输入电容器。

输入电容器应该放在离输入很近的地方LM2676的针。由于相对大电流运行在快速瞬态变化的情况下，输入的串联电感连接线或PCB轨迹可在可能传播到输出或电路的其他部分。可能有必要一些设计增加了一个小值（0.1到0.47μF）陶瓷型电容器与输入电容器并联防止或减少任何铃声。捕捉二极管当LM2676中的电源开关关闭时，电流通过感应器继续流动。这条路电流通过连接在开关之间的二极管输出和接地。这种正向偏置二极管钳制将输出切换到小于接地的电压。这个否定的电压必须大于-1V，因此电压降很低（特别是在高电流水平下）建议使用肖特基二极管。整个电源的总效率受到输出捕获二极管中功率损失的显著影响。通过捕捉二极管的平均电流取决于在开关占空比（D）上，等于负载电流次数（1-D）。使用额定电流大得多的二极管实际应用程序所需的二极管中的电压降和功率损耗。在接通期间，二极管将反向偏置通过输入电压。二极管的反向电压额定值应至少比最大输入大1.3倍电压。

升压电容器

升压电容器产生一个电压，用于驱动内部功率MOSFET的栅极。这样可以提高效率通过最小化开关的导通电阻功率损耗。对于所有应用程序，建议使用0.01μF/50V陶瓷电容器。

应用程序提示（续）

附加应用程序信息当输出电压大于约6V时，最小输入电压下的占空比大于大约50%，设计师在输出滤波器组件的选择。当设计用于这些特定操作条件的应用程序低于电流限制故障条件时，可以观察电流限制中的大滞后。这会影响直到负载电流为降低到允许限流保护电路重置自身。在电流限制条件下，LM267x被设计成以以下方式回应：

1.当电感电流达到电流极限阈值，接通脉冲立即终止。这在任何应用条件下都会发生。

2.然而，电流限制块也被设计成暂时将占空比降低到50%以下避免次谐波振荡，这可能导致感应器饱和。

3.此后，一旦电感电流降到电流极限阈值，有一个小的松弛时间在此期间，占空比逐渐回升达到规定值的50%以上。如果输出电容足够大，可能是可能在输出试图恢复时，输出电容充电电流大到足以在输出完全恢复之前重复触发电流限制电路解决了。随着产量的增加，这种情况更加严重电压设置，因为输出电容器的能量需求随输出电压的平方而变化（1/2立方厘米2)，因此需要增加充电电流。一个简单的测试来确定这个条件是否存在于可疑应用是在转换器输出，然后消除短路输出条件。在具有正确选择的外部组件，输出将平稳恢复。外部组件的实用价值实验发现在这些特定操作条件下工作良好的温度为47μF，L=22μH注意，即使使用这些组件，对于设备的电流极限ICLIM，在大电流限制磁滞的可能性最小，为ICLIM/2。例如，如果输入为24伏输出电压为18V，则所需最大电流为1.5A，所选开关的电流限制必须至少为3A。

简单的设计程序

使用本数据表中的列线图和表格（或使用可用的设计软件一个完整的降压调节器可以设计在几个简单的步骤。步骤1：定义电源工作条件：所需输出电压最大直流输入电压最大输出负载电流

步骤2：通过选择固定输出设置输出电压LM2676（3.3V、5V或12V应用）或确定与可调LM2676-调整

步骤3：使用四个列线图，图3至图6。表1提供了感应电机的具体制造商和零件号。

步骤4：使用表3（固定输出电压）或表6（可调输出电压），确定稳定运行所需的输出容量。表2提供了具体电容器类型由制造商选择。

步骤5：从表4中确定一个固定的输入电容器输出电压应用。使用表2查找电容器类型。对于可调输出电路，从表2中选择一个具有足够额定工作电压（WV）的电容器大于最大车辆识别号，且均方根额定电流大于最大负载电流的一半（2个或更多电容器可能需要并联）。

步骤6：从表5中选择一个二极管。的当前额定值二极管必须大于最大负载额定电压必须大于最大车辆识别号。

步骤7：在设计。

固定输出电压设计实例

将产生3.3V的系统逻辑电源总线来自提供13V至16V的无调节直流电压的墙壁适配器。最大负载电流为2.5A。首选通孔组件。步骤1：操作条件为：Vout=3.3伏最大车辆识别号=16VIload最大值=2.5A

步骤2：选择LM2676T-3.3。输出电压将容忍室温下为±2%，满负荷运行时为±3%温度范围。

步骤3：使用3.3V设备的列线图，图3。16V水平线（最大车辆识别号）与2.5A垂直线（Iload max）表示L33，22μH感应器，是必需的。在表1中，通孔组件中的L33可用来自零件号为RL-1283-22-43或零件号为来自脉冲工程的PE-53933。

步骤4：使用表3确定输出电容器。用一个3.3V输出和22μH电感有四个通孔同型号输出电容器方案并联电容器及其识别码鉴于。表2提供了实际的电容器特性。

以下任一选项将在电路中工作：

1 x 220μF/10V三洋OS-CON（代码C5）

1 x 1000μF/35V三洋MV-GX（代码C10）

1 x 2200μF/10V镍氢电池（代码C5）

1 x 1000μF/35V松下HFQ（代码C7）

步骤5：使用表4选择输入电容器。3.3伏输出和22μH有三种通孔溶液。这些电容器提供足够的额定电压和均方根额定电流大于1.25A（最大1/2 Iload）。阿盖恩将表2用于特定部件特性

以下选择是合适的：

1 x 1000μF/63V三洋MV-GX（代码C14）

1 x 820μF/63V镍氢电池（代码C24）

1 x 560μF/50V松下HFQ（代码C13）

应用程序提示（续）

步骤6：必须从表5中选择3A肖特基二极管。对于通孔组件，20V额定二极管就足够了两种零件类型适用：1N5820型 SR302型

步骤7:Cboost将使用0.01μF电容器。可调输出设计实例在本例中，需要将电压从蓄电池汽车电源（电压范围20V至28V，典型的大型卡车应用）至14.8V直流变换器电源，通常用于电力电子设备来自单电池12V车辆系统。负载电流要求最大2A。它还希望实现所有表面安装组件的电源。

步骤1：操作条件为：Vout=14.8伏最大车辆识别号=28VIload最大值=2A

步骤2：选择LM2676S-ADJ。设置输出电压至14.9V需要选择两个电阻器（R1和R2 in图2）。对于可调装置，设置输出电压通过以下关系：

其中VFB是通常为1.21V的反馈电压。R1的推荐值是1K那么R2被确定为：

R2=11.23千欧

最接近的标准1%公差值为11.3KΩ这将把额定输出电压设置为14.88V，即在目标值的0.5%以内。

步骤3：使用列线图进行可调装置，图6要求计算电感伏特•微秒常数（E•T表示为V••S）以下公式：

其中VSAT是通过内部电源的电压降开关是Rds（开）乘以Iload。在本例中，这将通常为0.15Ωx 2A或0.3V，VD为电压降通过正向双基肖特基二极管，通常为0.5V。260KHz的开关频率是用于估计开关的打开时间，在此期间能量储存在感应器里。对于本例，E•T为：

使用图6，27V•±S的水平交叉点和2A垂直线（Iload max）表示L38，68μH感应器，应该使用。从表1中可以找到表面安装组件中的L38来自零件号为PE-54038S的脉冲工程。

步骤4：使用表6确定输出电容器。用一个14.8V输出-使用12.5至15V行，68μH电感有三个表面贴装输出电容。表2提供了实际的电容器特性基于C代码。下列任一选项

可以使用：

1 x 33μF/20V AVX TPS（代码C6）

1 x 47μF/20V Sprague 594（代码C8）

1 x 47μF/20V凯美特T495（代码C8）

重要注意事项：在低位使用可调装置时电压应用（小于3V输出），如果列线图，图6，选择22μH或更小的电感，表6不提供输出电容解决方案。在这些条件下，稳定所需的输出电容器数量操作变得不切实际。建议使用33μH或47μH感应器和输出电容器从表6。

步骤5：本例中的输入电容器需要额定电压至少为35V，额定电流为1A（1/2爱特·麦克斯）。从表2可以看出，C12为33μF/35V来自Sprague的电容器，具有所需的电压/电流表面安装组件的额定值。

步骤6：必须从表5中选择3A肖特基二极管。对于表面贴装二极管，其安全范围在额定电压可使用五个二极管中的一个：

SK34型

30BQ040号

30WQ04F型

MBRS340型

MBRD340型

步骤7:Cboost将使用0.01μF电容器。LLP封装器件LM2676在14引线LLP表面安装中提供允许显著减少占地面积的包装与to-263相比的等效功耗。为了有关安装和焊接规范的详细信息，请参阅申请说明AN-1187

连续模式操作的感应器选择指南