آی سی LM2576 چیست؟ مشخصات ، نحوه کار و راه اندازی آن چگونه است؟

آی سی LM2576 چیست؟ مشخصات ، نحوه کار و راه اندازی آن چگونه است؟

آی سی LM2576 دسته ای از تثبیت کننده های ولتاژ هستند که به صورت مدار مجتمع ساخته شده اند. از آی سی LM2576 جهت طراحی ساده منابع تغذیه استفاده میشود، تمامی مدارات از این دسته قابلیت جریان دهی تا 3 آمپر به بار دارند. این قطعه ها به دو صورت خروجی ثابت 3.3، 5، 12، 15 و خروجی قابل تنظیم موجود است.

این گونه قطعات برای کاهش تعداد قطعات جانبی آن وساده تر کردن مدار های تغذیه طراحی شده اند . انواع مختلف سلفها ی استاندارد که توسط سازنده گان به بازار عرضه میشوند نیز با این قطعات همخوانی دارند ویا به گفته دقیق تر این قطعات با سلف های ساخته شده سازگارند .

این قطعه که تا کنون به عنوان یک قطعه سوییچینگ قلمداد شد در مجموع با سه تثبیت کننده خطی بهتر عمل میکند. در اغلب اوقات تلفات حرارتی این قطعه کمتر از حدی است که نیاز به هیت سینگ داشته باشد ویا سایز آن بسیار کوچک در نظر گرفته میشود .

سری استاندارد سلف ها برای کار با آی سی LM2576 در نظر گرفته شده اند که به وسیله کارخانجات مختلف ساخته میشوند.

آی سی LM2576 در حالت STANDBY این قطعه 80 میکرو آمپر جریان مصرف میکند همچنین دارای خاموش و روشن خارجی (پایه مجزا) میباشد .

جریان خروجی آن در هر سیکل قایل کنترل است وهمچنین خاموش کننده حرارتی در داخل خود قطعه نیز وجود دارد .

خلاصه:

1) انواع مختلف با خروجی های ثابت 3.3 و12 و 5 و 15 وخروجی قابل تنظیم میباشد .

2) خروجی قابل تنظیم آن از 1.23 تا 37 ولت با خطای 4 در صد

3) ماکزیمم جریان خروجی 3 آمپر در بار

4) محدوده وسیع ولتاژ ورودی

5) فقط چهار قطعه جانبی نیاز دارد

6) اسیلاتور داخلی با فرکانس 52 کیلوهرتز

7) پایه خاموش و روشن سازگار با تکنولوژی TTL وحالت standby برای پایین آوردن توان مصرفی .

8) کارایی زیاد

9) سازگاری با سلف های استاندار موجود

10) محدود کننده جریان وخاموش کننده خودکار حرارتی

11) در انواع پکیج موجود است

کاربردهای آی سی LM2576:

1) تثبیت کننده های بسیار پر کاربرد وساده

2) رگولاتور اولیه برای تثبیت کننده های خطی

3) مبدل های مثبت به منفی

4) مبدل های منفی بالا رونده

5) منبع تغذیه برای شارژ های باتری

شماتیک آی سی lm2576:

شکل مدار در حالت خروجی ثابت به صورت زیر است :

شکل مدار در حالت خروجی قابل تنظیم به صورت زیر است :

مقادیر ولتاژ خروجی ومقاومت ها از روابط زیر به دست می آیند ولتاژ مرجع V_REF‌ برابر 1.23 ولت و مقاومت R₁ بین یک تا 5 کیلو متغیر است .

شرح پایه های آی سی LM2576:

1) V_IN : این پایه ولتاژ تغذیه مثبت میباشد

2) out put : این پایه ولتاژ خروجی می باشد

3) GND : پایه زمین برای تغذیه 2576 است

4) feed back :این پایه برای نمونه برداری از خروجی جهت تنظیمات بعدی وتنظیمات جدید می باشد .

5) on/off : با یک شدن این پایه قطعه خاموش می گردد و با صفر شدن آن به صورت عادی به کار خود ادامه می دهد .

طرز کار آی سی LM2576:

آی سی LM2576 یک مبدل کاهنده مرحله ای است .همان طور که در شکل زیر می بینیم بر اساس زمان قطع و وصل شدن power switch مقدار ولتاژ خروجی تغییر میکند:

نحوه کار اینگونه است که وقتی سوییچ بسته است ولتاژ V_IN روی L می افتد وخروجی سلف خروجی کلی و ولتاژ بار می باشد. به دلیل اینکه ولتاژ ورودی به خروجی با یک سلف وصل شده جریان سلف به طور لحظه ای تغییر نمی کند ویک شیب خطی دارد . که این جریان از رابطه زیر محاسبه میشود :

در طی این زمان انرژی درون سلف ذخیره میشود (به صورت شارژ مغناطیسی ) اگر این سلف به درستی انتخاب شده باشد می تواند در زمان خاموش بودن سوییچ انرژی مورد نیاز بار را تامین کند .

وقتی سوییچ باز است چون سلف انرژی در خود ذخیره کرده ومیخواهد این جریان باقی بماند پلاریته V_IN را در دو سر خود حفظ میکند به خاطر وجود دیود D مدار همچنان بسته است و جریان از بار عبور خواهد کرد (مانند گذشته) جریان در این زمان از رابطه زیر محاسبه می شود:

این زمان موقعی که سوییچ دوباره بسته شود خاتمه میابد . میزان ولتاژ خروجی نیز با duty cycle (نسبت high به low بودن سیگنال ) تنظیم میگردد .

در حالت ایده آل دیوتی سایکل از رابطه زیر محاسبه میشود:

شکل های زیر زمان بندی روشنوخاموش بودن سوییچ وشکل جریان روی سلف را نمایش میدهد:

مقادیر و دستور العمل لازم برای خروجی ثابت به ترتیب زیر می باشد:

برای جلوگیری از ناپایداری ورودی و همچنین پایدار کردن عملیات مبدل، یک خازن الکترولیت آلومینیم یا تانتالیم به عنوان خازن بای پس از پایه ورودی تا زمین قرار میگیرد .

تا زمانی که جریان بیشینه دیود از جریان بار در خروجی رگولاتور بالا نرفته، جریان دیود حداقل باید 1.2 برابر بزرگتر از جریان بار باشد.

در طراحی یک مدار قدرت (آمپر بالا) این دیود باید بتواند به اندازه خروجی رگولاتور جریان از خودش عبور دهد، تا بتواند ادامه دهنده کار 2576 باشد .

ولتاژ معکوس این دیود نیز باید باید حداقل 1.25 برابر بیشینه ولتاژ ورودی باشد

بر اساس نیاز های مداری و بنا به شکل های زیر مقدار L₁ را می توان انتخاب کرد.

همچنین طراح باید بداند که میزان جریان سلف باید بیشتر از حداکثر جریان عبوری از سلف باشد.

این ماکزیمم پیک به کمک روابط زیر محاسبه می شود:

که T_ON‌ نیز همان زمان روشن بودن سوییچ تغذیه است. واز رابطه زیر محاسبه میشود:

برای پایداری عملیات وهمچنین حذف ریپل ( کاهش ریپل) خروجی یک خازن بین 680 تا 2000 میکروفاراد در خروجی پیشنهاد می شود . ولتاژ این خازن نیز حداقل باید 1.5 برابر ولتاژ خروجی باشد یعنی وقتی ولتاژ خروجی 5 ولت داریم ولتاژ این خازن 8 ولت بدست می آید که می توانیم از خازن های 10 یا 16 ولتی استفاده کنیم.