LM2678 高效降压开关稳压器中文资料

简介

LM2678 是一款由德州仪器 (TI) 推出的高效降压开关稳压器，支持高达 5A 的输出电流。它采用固定频率工作方式，频率为 260kHz，适合各种工业、消费类和汽车电子领域的电源管理应用。LM2678 的主要特点包括高效率、低外部元件数和多种保护功能，如过热关断和电流限制。

常见型号

LM2678 系列根据输出电压的不同可分为以下型号：

1. LM2678-3.3：输出电压固定为 3.3V。

2. LM2678-5.0：输出电压固定为 5.0V。

3. LM2678-12：输出电压固定为 12V。

4. LM2678-ADJ：输出电压可调范围为 1.21V 至 37V。

这些型号提供了多种应用选择，可以满足从固定电压到可调电压的不同需求。

技术参数

以下是 LM2678 的主要技术参数：

工作原理

LM2678 是基于降压（Buck）拓扑设计的开关稳压器，其核心工作流程如下：

1. 输入电压调节
   当输入电压通过器件 VIN 引脚时，内部的高边功率 MOSFET 开始工作，通过脉宽调制 (PWM) 调节 MOSFET 的导通时间。

2. 储能与转换

• 当 MOSFET 导通时，电感器储存能量，同时输出电容为负载提供电流。

• 当 MOSFET 关断时，储存在电感器中的能量通过续流二极管释放到负载和输出电容上。

3. 反馈与调节

• 可调型号通过反馈电路 (FB 引脚) 检测输出电压，并与内部基准电压 (1.21V) 进行比较。

• 若输出电压偏离目标值，内部误差放大器会调整 PWM 占空比以维持稳定输出。

4. 频率控制
   固定的 260kHz 开关频率由内部振荡器生成，保证电路的可靠性和 EMI 性能。

特点与功能

LM2678 的核心功能和优点包括：

1. 高效能

• 高达 92% 的转换效率，显著减少了系统热量。

• 支持高达 5A 的输出电流，适合大功率负载。

2. 宽输入电压范围
   8V 至 40V 的输入电压范围，能适应多种电源环境，如电池供电系统、工业供电等。

3. 简单易用
   内部集成了高性能 MOSFET，减少了对外部元件的需求，简化了 PCB 布局和设计。

4. 保护功能

• 过热保护：当芯片温度过高时，自动关闭内部电路，防止损坏。

• 过流保护：在输出电流过高时，限制输出，保护器件和负载。

5. 待机模式
   超低待机电流（80μA），非常适合便携式和低功耗设备。

6. 灵活性
   提供多种固定输出电压和可调电压型号，方便不同应用场景选择。

应用领域

LM2678 被广泛应用于以下领域：

1. 工业设备

• 工业控制电路的供电模块。

• 可编程逻辑控制器 (PLC) 电源。

2. 消费类电子产品

• 液晶电视、机顶盒等家庭娱乐设备的供电。

• 电脑外围设备，如硬盘供电模块。

3. 汽车电子

• 车载导航、影音设备的供电系统。

• 汽车传感器和驱动器的电源。

4. 通信设备

• 路由器、交换机等网络设备的电源模块。

• 移动通信基站的辅助供电系统。

5. 便携式设备

• 手持仪器、医疗设备等对高效率、低热量要求较高的应用。

设计注意事项

1. 输入电容选择

• 推荐使用低 ESR 的陶瓷电容或钽电容，以减少输入电压纹波。

• 容值一般选为 47μF 至 220μF。

2. 输出电容选择

• 输出电容决定了输出电压的纹波和动态响应。

• 通常选择 100μF 至 470μF 的低 ESR 电解电容。

3. 电感选择

• 电感值的选择需在效率和电流纹波之间平衡。

• 推荐电感值为 22μH 至 68μH。

4. 散热设计

• 由于 LM2678 支持高达 5A 的输出电流，其功耗较大，需要良好的 PCB 散热设计。

• 可在芯片底部铺设散热铜箔，并添加散热器以提高散热能力。

5. PCB 布局

• 高频开关节点（如 SW 引脚）应尽量缩短，减少辐射噪声。

• 关键元件如输入电容和电感应靠近芯片，减少寄生电感和寄生电阻的影响。

实际应用电路设计

以下是一个典型的 LM2678 应用电路（输出 5V，最大 5A）：

主要参数：

• 输入电压：12V

• 输出电压：5V

• 输出电流：5A

元件选择：

• 输入电容：100μF / 25V（陶瓷）

• 输出电容：330μF / 10V（低 ESR 电解）

• 电感：47μH / 5A

• 续流二极管：Schottky 二极管，额定电流 6A，反向电压 30V

实际案例分析

1. 便携式医疗设备
   某款便携式血压仪使用 LM2678-5.0 提供 5V 稳定电压供电。由于设备对体积和功耗要求较高，LM2678 的高效率和低待机功耗显著延长了电池寿命。

2. 车载导航系统
   某车载导航设备采用 LM2678-ADJ，通过调整反馈电阻，实现 8V 的稳定输出。器件的高电流支持为导航系统和显示屏提供了可靠供电。

总结

LM2678 是一款高效、灵活且功能齐全的降压开关稳压器，凭借其 5A 的大电流输出、宽输入电压范围和多种保护功能，适合各种高性能电源设计需求。通过合理的元件选择和电路布局，LM2678 可帮助设计者实现高效能、高可靠性的电源解决方案，为工业、消费类和汽车电子设备提供稳定的电源支持。