LM2596 是一种流行的 DC-DC 降压型开关稳压器，广泛应用于各种电子电路中。它的优势在于高效率、稳定性好、可调输出电压等特点，非常适合电池供电的设备、工业自动化、消费电子等场合。以下是 LM2596 的详细介绍，涵盖其工作原理、常见型号、主要参数、特点、应用和使用注意事项。

1. LM2596 概述

LM2596 是由德州仪器（Texas Instruments）公司设计的开关稳压芯片，属于降压型开关电源控制器。它能将较高的输入电压转换为较低的直流输出电压，并且具有较高的能量转换效率。LM2596 支持的输入电压范围一般在 4.5V 到 40V 之间，输出电压可调范围广，能够根据外部电阻的设置调整输出电压。

LM2596 芯片内置了振荡器和频率补偿电路，不需要额外的频率设置元件，工作频率通常为 150kHz。它提供过热保护、过流保护和短路保护等多种保护功能，提高了电路的稳定性和可靠性。

2. 常见型号及参数

LM2596 系列包含多个不同的型号，主要根据输出电压的不同进行分类。例如：

• LM2596-3.3：固定输出 3.3V。

• LM2596-5.0：固定输出 5.0V。

• LM2596-12：固定输出 12V。

• LM2596-ADJ：可调输出电压版本，输出电压范围通常为 1.23V 到 37V。

每个型号的电气参数也略有不同。LM2596 的典型输出电流为 3A，能够为大功率负载提供稳定的电源输出。以下是 LM2596 的一些重要参数：

3. 工作原理

LM2596 的工作原理基于开关电源的降压（Buck）拓扑结构。降压型开关电源的基本结构包括开关元件、续流二极管、电感和输出电容，LM2596 则集成了大部分控制和保护电路。

3.1 降压工作原理

LM2596 通过内部的开关晶体管在高频率下进行开关操作，将输入电压调节为较低的输出电压。其具体工作过程如下：

1. 开关导通阶段：LM2596 内部的功率 MOSFET 导通，输入电流流经电感，储存在电感中的能量增加，同时电流通过负载并为输出电容充电。

2. 开关关闭阶段：当 MOSFET 关闭后，电感会通过续流二极管为负载提供电流，此时输出电压逐渐下降。电感中的储能释放给负载，并维持输出电流的稳定性。

在此过程中，LM2596 内部的 PWM 控制电路根据输出电压的反馈调节占空比，以保证输出电压维持在稳定值。

3.2 输出电压调节

LM2596-ADJ 型号可以通过两个电阻设置输出电压，输出电压的计算公式为：

$$V_{OUT} = V_{REF} imes left(1 + frac{R_2}{R_1} ight)$$VOUT=VREF×(1+R1R2)

其中，$V_{REF}$VREF 为芯片的内部参考电压，通常为 1.23V。通过调整电阻$R_1$R1 和$R_2$R2 的值，可以获得所需的输出电压。

4. 特点

LM2596 具有以下几个突出的特点：

1. 高效率：相比线性稳压器，LM2596 能够在宽范围的输入电压下保持较高的能量转换效率，一般在 75% 到 90% 之间，减少了能量损耗，降低了电路的散热需求。

2. 可调电压：LM2596-ADJ 型号可以实现从 1.23V 到 37V 的连续调节，适用于各种需要可变电压的场合。

3. 过流和过热保护：LM2596 内置了多重保护功能，包括过流保护、过热保护和短路保护等，提高了电路的可靠性。

4. 简单外围电路：该芯片只需少量的外围元件，例如电感、二极管、电容等即可正常工作，降低了电路的复杂性。

5. 宽输入电压范围：LM2596 的输入电压范围可高达 40V，适用于多种供电条件。

5. 应用场景

LM2596 广泛应用于以下场合：

• 嵌入式系统：用于 MCU、电路板等需要稳压电源的设备中，提供稳定的供电电压。

• 车载电源：适用于汽车电源系统，将汽车电池的高电压降为低电压，为车载设备供电。

• 移动设备：可以用作移动设备的 DC-DC 电源模块，提高电池供电设备的续航能力。

• 通信设备：用于网络设备、无线通信设备等，为不同电压等级的模块供电。

6. 使用注意事项

在使用 LM2596 时，需要注意以下几点：

1. 散热管理：LM2596 工作电流较大，因此在高负载应用时，芯片可能会发热。适当增加散热措施（如散热片或 PCB 散热设计）有助于提升芯片寿命和工作稳定性。

2. 电感选择：电感是 LM2596 电路中的关键元件，电感值一般建议选择 68µH 到 330µH，且应选用低直流电阻的电感，以减少功耗。

3. 输出电容：输出电容需要具有足够的滤波能力，以减少输出电压的纹波。一般建议使用 100µF 或以上的电容，同时选择具有低等效串联电阻（ESR）的电容类型。

4. 二极管选择：续流二极管需要选用快速恢复二极管，如 1N5824 或 SS34 之类的肖特基二极管，以保证高效率和低损耗。

5. 引脚布局：在 PCB 布局中，应将开关引脚和电感、续流二极管尽可能靠近，以减少走线长度，从而降低电磁干扰。

7. LM2596 的优势与局限性

优势：

• 高效率，使其在能量敏感场合非常适用。

• 输出电压可调，提供灵活性。

• 内置多种保护功能，适应恶劣环境。

局限性：

• 开关频率较低（150kHz），在某些对体积或纹波敏感的应用中可能存在一定的限制。

• 最大输出电流为 3A，在更高电流需求的应用中需要其他替代方案。

8. 典型应用电路

以下是 LM2596 的典型应用电路配置：

• 固定输出电压型应用电路：选择特定型号，如 LM2596-5.0，通过合适的输入和输出电容与电感连接，即可实现稳定的 5V 输出。

• 可调输出电压型应用电路：使用 LM2596-ADJ 版本，通过外部电阻分压网络调节输出电压，即可实现不同电压的输出。