آی سی LM2576

رگولاتور ولتاژ چیست؟

رگولاتور ولتاژ دستگاهی است که جهت تنظیم ولتاژ یک یا چند خط DC یا AC استفاده می شود و برای این کار از یک مکانیزم الکترومکانیکی یا اجزای الکترونیکی استفاده می کند. یک رگولاتور ولتاژ در واقع یک نوع سیستم طراحی شده برای حفظ ولتاژ در یک سطح مناسب می باشد.

مزایای رگولاتور ولتاژ

1.  خروجی ثابت و پایدار است گاهی اوقات قطعاتی در مدار وجود دارد که با 0.5 ولتاژ اختلاف نیز ممکن است بسوزند.
2. اگر یک مدار داریم که میکروکنترل با 5 و سنسور با 3.3  کار میکند ، کافی است برای هر کدام از این موارد یک رگولاتور قرار دهیم و نیازی نیست هر کدام منبع تغذیه ای جداگانه داشته باشند.

انواع رگولاتورها

1.  رگولاتور‌های ولتاژ خروجی ثابت مثبت: مثل 7805،7809،7812،7824 و….
2.  رگولاتور‌های ولتاژ خروجی ثابت منفی: مثل 7905،7909،7912،7924و….
3.  رگولاتور‌های ولتاژ خروجی متغیر: مثل LM317 ،LM324 ،LM338 و….

LM 2576 چیست؟

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 می شود، 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 و ساده تر کردن مدار های تغذیه طراحی شده اند. انواع مختلف سلف های استاندارد که توسط سازنده گان به بازار عرضه می شوند نیز با این قطعات همخوانی دارند و یا به گفته دقیق تراین قطعات با سلف های ساخته شده سازگارند.

این قطعه که تا کنون به عنوان یک قطعه سوئیچینگ قلمداد شد در مجموع با سه تثبیت کننده خطی بهتر عمل می کند.

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 می شود. سری استاندارد سلف ها برای کار با آی سی LM2576 در نظر گرفته شده اند که به وسیله کارخانجات مختلف ساخته می شوند. آی سی LM2576 در حالت STANDBY این قطعه 80 میکرو آمپرجریان مصرف می کند همچنین دارای خاموش و روشن خارجی (پایه مجزا) می باشد. جریان خروجی آن در هر سیکل قایل کنترل است وهمچنین خاموش کننده حرارتی در داخل خود قطعه نیز وجود دارد. انواع مختلف با خروجی های ثابت 3.3 و12 و 5 و 15 وخروجی قابل تنظیم می باشد. خرید آی سی lm2576

خلاصه آی سی LM2576 :

• خروجی قابل تنظیم آن از 1.23 تا 37 ولت با خطای 4 در صد
• ماکزیمم جریان خروجی 3 آمپر در بار
• محدوده وسیع ولتاژ ورودی
• فقط چهار قطعه جانبی نیاز دارد
• اسیلاتور داخلی با فرکانس 52 کیلوهرتز
• پایه خاموش و روشن سازگار با تکنولوژی TTL وحالت standby برای پایین آوردن توان مصرفی
• کارایی زیاد
• سازگاری با سلف های استاندار موجود
• محدود کننده جریان وخاموش کننده خودکار حرارتی
• در انواع پکیج موجود است

کاربردهای آی سی LM2576 :

• تثبیت کننده های بسیار پر کاربرد وساده
• رگولاتور اولیه برای تثبیت کننده های خطی
• مبدل های مثبت به منفی
• مبدل های منفی بالا رونده
• 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 گرد

طرز کار آی سی LM2576 :

آی سی LM2576 یک مبدل کاهنده مرحله ای است. همان طور که در شکل زیر می بینیم براساس زمان قطع و وصل شدن power switch مقدار ولتاژ خروجی تغییر می کند : نحوه کار اینگونه است که وقتی سوئیچ بسته است ولتاژ V_IN روی L می افتد و خروجی 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.

در طی این زمان انرژی درون سلف ذخیره می شود ( به صورت شارژ مغناطیسی )

اگراین سلف به درستی انتخاب شده باشد می تواند در زمان خاموش بودن سوییچ انرژی مورد نیاز بار را تامین کند. وقتی سوئیچ باز است چون سلف انرژی در خود  ذخیره کرده و می خواهد این جریان باقی بماند پلاریته V_IN را در دو سر خود حفظ می کند به خاطر وجود دیود D مدارهمچنان 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 سوئیچ دوباره بسته شود خاتمه می یابد.

میزان ولتاژ خروجی نیز با  duty cycle (نسبت high به low بودن سیگنال ) تنظیم می گردد.

در حالت ایده آل دیوتی سایکل از رابطه زیر محاسبه می شود : شکل های زیر زمان بندی روشن وخاموش بودن سوئیچ وشکل جریان روی سلف را نمایش می دهد :

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 می گیرد. 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.

در حالت ایده آل دیوتی سایکل از رابطه زیر محاسبه می شود :

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.

مقادیر و دستور العمل لازم برای ولتاژ خروجی متغیر :

برای انتخاب مقدار ولتاژ خروجی باید مقادیر درست R₁ و R₂ را محاسبه کنیم. مقاومت R₁ میتواند بین 1 تا 5 کیلو می تواند متغیر باشد و در نتیجه مقاومت R₂ از رابطه زیر به دست می آید :