LM2587 SIMPLE SWITCHER®5A反激调节器

一般说明

LM2587系列稳压器是单片集成的专为反激、升压和正向转换器应用。设备有4种不同的输出电压版本：3.3V、5.0V、12V和可调。需要最少数量的外部组件监管者成本效益高，使用简单。包括在数据表是典型的boost和flyback调节器电路。还列出了二极管和电容器的选择指南以及一系列标准电感和反激变压器设计用于这些开关调节器。电源开关是一个5.0A的NPN设备，它可以远离电源65V.保护电源开关是电流和热的限制电路和欠压锁定电路。这个集成电路包含100 kHz固定频率内部振荡器允许使用小型磁铁。其他功能包括软启动模式，减少启动时的冲击电流，电流模式控制，提高输入电压和输出负载瞬变和逐周限流。一个在规定的输入电压和输出负载条件下，保证功率输出电压公差为±4%供应系统。

特征

需要很少的外部组件

系列标准电感和变压器

NPN输出开关5.0A，可耐受65V电压

宽输入电压范围：4V至40V

电流模式运行以改善瞬态响应、线路调节和电流限制

100 kHz开关频率

内部软启动功能在启动

输出晶体管受电流限制保护，低于电压锁定和热关机

系统输出电压允许偏差最大为±4%和负载条件

典型应用

反激调节器

多输出调节器

简单升压调节器

正激变换器

绝对最大额定值（注1）

输入电压-0.4V≤VIN≤45V

开关电压-0.4V≤VSW≤65V

开关电流（注2）内部限制

补偿管脚电压-0.4V≤VCOMP≤2.4V

反馈引脚电压-0.4V≤VFB≤2 VOUT

储存温度范围为-65℃～+150℃

铅温（焊接，10秒）260摄氏度

最大连接点

温度（注3）150摄氏度

功耗（注3）内部限制

最小ESD额定值（C=100 pF，R=1.5 kΩ2千伏

运行额定值

供电电压4V≤VIN≤40V

输出开关电压0V≤VSW≤60V

输出开关电流ISW≤5.0A

结温范围−40 303C≤TJ≤+125 303C

LM2587-3.3型

电气特性

标准型表面的规格适用于TJ=25°C，粗体表面的规格适用于全工作温度范围。除非另有规定，否则车辆识别号=5V。

LM2587-5.0型

电气特性

标准型表面的规格适用于TJ=25°C，粗体表面的规格适用于全工作温度范围。除非另有规定，否则车辆识别号=5V。

所有输出电压版本

电气特性（注5）（续）

注1：绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。工作额定值表示设备预期的条件功能正常，但在这些条件下可能无法保证设备参数规范。有关保证的规范和试验条件，请参见特点。

注2：注意在升压调节器中，开关电流和输出电流不相同。当LM2587用作一个升压调节器。为了防止损坏开关，输出电流必须在外部限制为5A。但是，当LM2587用作反激调节器（有关更多信息，请参阅应用提示部分）。

注3：装置的结温（TJ）是环境温度（TA）、结温对环境热阻（θJA）和功率的函数器件损耗（PD）。如果温度超过装置的最高结温：PD xθJA+TA（MAX）≥TJ，将发生热停堆-（最大值）。为了安全的热设计，检查装置消耗的最大功率是否小于：PD≤[TJ（MAX）－TA（MAX））]/θJA。计算最大值时允许的功耗，降低最高结温-这保证了热设计的安全性。

注4：外部元件如二极管、电感、输入和输出电容会影响开关调节器的性能。当LM2587用作如图2和图3所示，系统性能将由系统参数指定。

注5：所有室温限值均经过100%生产测试，且通过使用标准统计质量控制（SQC）方法的相关性，保证所有极端温度限值。

注6：补偿引脚（误差放大器输出）连接1.0 MΩ电阻，以确保测量AVOL的准确性。

注7：要测量此参数，根据设备的输出版本，反馈电压设置为低值，以强制误差放大器输出高。Adj:VFB=1.05V；3.3V:VFB=2.81V；5.0V:VFB=4.25V；12V:VFB=10.20V。

注8：为了测量此参数，根据设备的输出版本，反馈电压被设置为高值，以强制误差放大器输出低。Adj:VFB=1.41V；3.3V:VFB=3.80V；5.0V:VFB=5.75V；12V:VFB=13.80V。

注9：为了测量最坏情况下的误差放大器输出电流，在将反馈电压设置为其低值（见注7中的规定）的情况下测试LM2587，并在其高值（注8中规定）。

注10：垂直安装的5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11：垂直安装的5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板包含大约4平方英寸（1oz.）铜线周围的区域。

注12:5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13:5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14:5引线对-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。见开关中的热模型Simple®软件。

典型性能特征

反激调节器操作

LM2587非常适合用于反激调节器拓扑结构。反激调节器可以产生单个输出电压，如图4所示，或多重输出电压。在图4中，反激调节器生成在输入电压范围内的输出电压。这种特性是反激调节器独有的，不能与降压或升压调节器复制。反激调节器的操作如下（参见图4）：当开关打开时，电流流过变压器一次绕组，T1，在变压器的磁场。注意主要的和二次绕组不同相，所以没有电流当电流流过主绕组时，通过二次绕组。当开关断开时，磁场柱消失，一次和二次绕组的电压极性反转。现在整流器D1正向偏置并且电流通过它，释放储存在变压器。这会在输出端产生电压。输出电压通过调节峰值来控制开关电流。这是通过反馈误差放大器的输出电压，放大反馈电压和1.230V参考电压之间的差异。将误差放大器输出电压与斜坡电压进行比较与开关电流成比例（即，在开关接通时间内的电感电流）。比较器终止当两个电压相等时，接通时间，因此控制峰值开关电流以保持恒定输出电压。

如图4所示，通过使用最少数量的外部组件，LM2587可以用作反激调节器。它的开关波形调节器如图5所示。在该电路运行期间观察到的典型性能特征如图6所示。

典型的反激调节器应用

图7、8、9、11、12显示了六种典型的反激应用，从单输出到三输出。每个图纸包含除变压器以外的每个部件的零件号和制造商。变压器部分编号和制造商名称，参见图中的表格13。对于具有不同输出的应用程序电压-需要LM2587-ADJ-或不同的输出与标准配置不匹配的配置，请参阅交换机制作的简单软件。

典型的反激调节器应用（续）

变压器选择（T）

图13列出了可用于反激调节器应用的标准变压器。表中包括每个变压器，以及每个电路的输出电压、输入电压范围和最大负载电流。

典型的反激调节器应用（续）

升压调节器操作

图33显示了用作升压（boost）的LM2587调节器。这是一个开关稳压器，其输出电压大于输入电源电压。LM2587增压调节器原理简析工作如下（参见图33）。当NPN开关打开，电感电流以VIN/L，在感应器中储存能量。当开关转动时关，感应器的下端飞到车辆识别号以上，放电其电流通过二极管（D）进入输出电容器（COUT）以（VOUT-VIN）/L的速率。因此，在接通时间期间，电感中存储的能量在切断时间期间传输到输出。输出电压由调整峰值开关电流，如反激式中所述调节器部分。

通过添加少量外部组件（如图33所示），LM2587可用于产生大于施加的输入电压。在该电路运行期间观察到的开关波形如图34所示。这种调节器的典型性能是如图35所示。

A： 开关电压，10 V/div

B： 开关电流，5 A/div

C： 电感电流，5 A/div

D： 输出纹波电压，100 mV/div，交流耦合水平：2微秒/分

典型的增压调节器应用

图36、图38、39和图40显示了四种典型的boost应用程序）-一个是固定的，三个是使用LM2587的可调版本。每个图形都包含零件每个部件的编号和制造商。为了固定12V输出应用、零件号和感应器的制造商名称列于图40。对于具有不同输出电压的应用，请参考交换机制作的简单软件。

典型增压调节器应用（续）

在这些应用中，LM2587需要一个散热器。散热器的大小取决于最高环境温度。计算热量IC的电阻和所需散热器的大小，请参阅应用提示中的“散热器/散热注意事项”部分。

编程输出电压

（选择R1和R2）参考图41中的可调调节器，输出电压由电阻R1和R2通过以下公式编程：VOUT=VREF（1+R1/R2），其中VREF=1.23V电阻器R1和R2将输出电压除以可与1.23V内部参考电压进行比较。与R2在1k和5k之间，R1是：R1=R2（VOUT/VREF−1），其中VREF=1.23V为了获得最佳的温度系数和随时间变化的稳定性，请使用1%金属薄膜电阻器。

短路状态

由于升压调节器的固有特性，当输出短路时（见图41），电流直接从通过电感器和二极管，通过开关输入到输出。开关的电流限制不限制整个电路的输出电流。为了保护加载并防止损坏开关，电流必须外部限制，由输入电源或输出带有外部电流限制电路。外部限制应设置为设备的最大开关电流，即5安培。在反激式稳压器应用中（图42），使用标准变压器，LM2587将在主要输出。当输出电压降到其80%时标称值，频率将下降到25千赫。用一个频率越低，关闭时间越长。随着时间的延长有时，在开关重新打开之前，变压器可以释放所有储存的能量。因此，开关在集电极上以零电流启动。在这种情况下开关电流限制将限制峰值电流，从而节省设备。

反激调节器输入电容器

反激调节器产生不连续的电流脉冲从输入电源。因此，反激调节器需要两个输入电容；一个用于储能一个用于过滤（见图42）。两者都是必需的，因为反激调节器的固有操作。保持LM2587的稳定或恒定电压电源，存储器需要电容器（≥100μF）。如果输入源是指定的直流电源和/或应用具有宽的温度范围，则电容器所需的均方根电流额定值可能很大。这意味着需要更大的电容值或更高的输入电压额定值电容器。储能电容器也会减弱噪音可能会干扰与相同输入电源电压

此外，由于输入电流脉冲产生的噪声。消除噪音，在车辆识别号和之间插入1.0微F陶瓷电容器尽可能靠近设备接地。

开关电压限制

在反激调节器中，当开关断开时，开关处的最大稳态电压ap由变压器设定匝数比N、输出电压VOUT和最大输入电压VIN（Max）：VSW（关）=车辆识别号（最大值）+（VOUT+VF）/N其中，VF是输出二极管的正向偏置电压，肖特基二极管的电压为0.5V，超快雷科里二极管的电压为0.8V（通常）。在某些电路中，存在一个叠加在稳态电压之上的电压峰值VLL（见图5，波形a）。通常，这个电压尖峰是由变压器漏感和/或输出整流器恢复时间。“钳制”电压从超过其最大值开始，一个与二极管串联的瞬态加压器被插入到变压器的前一个主回路中（如首页的电路所示数据表中的其他反激调节电路）。图42中的示意图显示了另一种钳制开关电压的方法。单电压瞬变抑制器（SA51A）插入开关引脚。这种方法钳制开关上的总电压，而不仅仅是主开关上的电压。如果使用了不良的电路布局技术（参见“电路布局指南“章节”，负电压瞬变可能出现在开关引脚（引脚4）上。施加负电压（关于IC的接地）到任何单片IC引脚导致IC的不稳定和不可预测的操作。这个同样适用于LM2587集成电路。在回扫中使用时调节器，当开关接通时，开关引脚（引脚4）处的电压可能为负。“响铃”电压开关管脚是由输出二极管电容和变压器漏感形成谐振回路第二个。谐振电路产生“环形”电压，通过变压器反射回开关管脚。有两种常用的方法避免这个问题。一种是在输出整流器，如图42所示。电阻值电容器的选择必须保证开关引脚不低于-0.4V。电阻器可能值范围在10Ω和1 kΩ之间，电容器将变化范围为0.001至0.1μF。添加减震器将（稍微）降低整个电路的效率。减少或消除“振铃”的另一种方法是在管脚4和3（接地）之间插入肖特基二极管钳位，如图42所示。这样可以防止针脚4处的电压从下降到低于-0.4V。的反向电压额定值二极管必须大于关闭电压。

输出电压限制

升压调节器的最大输出电压是最大开关电压减去二极管压降。在回击中调节器，最大输出电压由匝数比N和占空比D的计算公式如下：VOUT≈NxVIN x D/（1-D）

应用程序提示（续）

反激调节器的占空比由下列方程确定：

理论上，最大输出电压可以和如所需-只需不断增加变压器的匝数比。但是，存在一些物理限制防止匝数比，从而防止输出电压，从增加到无穷大。物理限制是电容以及LM2587开关、输出二极管中的电感，以及变压器-例如输出二极管（如上所述）。噪声输入线条件）在如果输入电压有不寻常的大量瞬态噪声的瞬态噪声的，如用一个能弹跳的输入开关。图43中的电路演示了滤波器的布局，将电容器从输入引脚接地，然后位于输入电源和输入之间的电阻器别针。请注意，sche  matic中显示的RIN和CIN的值对于大多数应用程序都足够好，但是对于特定应用程序，可能需要一些read  justing。如果效率是一个主要问题，用一个小的感应器（比如10μH，额定电流为100毫安）。

稳定性

所有电流模式控制的调节器，如果工作的话，都会受到亚谐振荡的影响占空比超过50%。为了消除次谐波振荡，所有升压和反激调节器都需要最小电感值来保证稳定性。最小电感由下式给出：

其中VSAT是开关饱和电压，可以是在特征曲线中发现。

电路布局指南

在任何开关调节器中，布局都是非常重要的。与布线电感相关的Rap 惰性开关电流产生可能导致问题的电压瞬变。为了最小电感和接地回路，保持尽可能短的线索和痕迹。使用单点接地或接地平面施工以获得最佳效果。将信号接地与电源接地分开（如图44所示）。当使用可调版本时，物理定位编程电阻器，使其靠近调节器集成电路，使敏感反馈尽可能短。

散热器/散热注意事项

在许多情况下，不需要散热器来保持LM2587连接温度在允许的工作范围内。为了每个应用程序，以确定散热器是否必须确定以下内容：

1） 最高环境温度（在应用中）。

2） 最大调节器功耗（在应用中）。

3） 最大允许连接温度LM2587）。为了安全、保守的设计，应选择比最大结温（110摄氏度）低近15摄氏度的温度。

4） LM2587封装热阻θJA和θJC（给定在电气特性中）。可以估计LM2587的总功耗（PD）具体如下：促进：

VIN是最小输入电压，VOUT是输出电压，N是变压器匝数比，D是占空比，ILOAD是最大负载电流（且∑ILOAD是多输出反激调节器的最大负载电流。占空比由：

其中，VF是二极管的正向偏置电压肖特基二极管通常为0.5V，快速恢复为0.8V二极管。VSAT是开关饱和电压，可以是在特征曲线中发现。当不使用散热器时，结温升为：ΔTJ=PD xθJA。

将结温升加到最大环境温度，得出实际工作结温：TJ=аTJ+TA。

如果工作结温度超过最大值上述第3项中的连接温度，则需要散热器。当使用散热器时，结温升高可通过以下方法确定：ΔTJ=Pdx（θJC+θ界面+θ散热器）同样，工作结温度为：TJ=△TJ+TA如前所述，如果超过最高结温，需要一个更大的散热器（一个具有较低热量的散热器抵抗）。包含在交换机中的简易设计软件是更精确（非线性）的热模型不同输入输出下结温的确定参数或不同的组件值。它还可以计算维持调节器接头温度低于最高工作温度。