LM2596S是一个常见的降压型开关稳压器（Buck Converter），它广泛应用于电源设计中，因其高效率、稳定性和灵活性，尤其是在需要调节输出电压的场合。LM2596S不仅支持固定输出电压版本，还提供了可调输出电压版本，适用于不同的电源应用。

1. LM2596S概述

LM2596S是由Texas Instruments（德州仪器）公司推出的一个降压型DC-DC稳压器。它可以通过外部电阻调节输出电压，并且具有较高的转换效率，通常能达到80%以上。这使得它特别适合在需要较高电流和高效率的电源转换场合，尤其是在5V、12V和15V等常见应用中。

LM2596S内部集成了一个功率MOSFET开关，一个控制电路、反馈调节器以及保护电路，使其能够在不需要外部复杂电路的情况下稳定工作。其输出电压范围从1.23V到37V，而输出电流可达到2-3A，适用于各类电子设备供电。

2. LM2596S工作原理

LM2596S采用降压型转换器设计原理。降压型转换器通过开关模式工作，在输入电压较高时，将电压“降”到较低的输出电压。LM2596S的工作过程主要可以分为以下几个阶段：

• 开关导通阶段：当开关（内部MOSFET）导通时，输入电压通过电感传递到输出端，同时电感中储存一定的能量。此时电感的电流逐渐增加。

• 开关关断阶段：当开关关断时，电感中的能量通过二极管或同步整流器释放给负载，同时输出端的电压通过电感和输出电容进行平滑。此时电感的电流逐渐减少。

LM2596S的工作频率通常为150kHz，通过调节反馈电路，保证输出电压的稳定性。通过一个外部电压反馈网络（通常由两个电阻构成），LM2596S可以根据输入的电压和负载条件，自动调整其工作状态以维持稳定的输出电压。

3. LM2596S可调稳压电路图

在LM2596S的可调版本中，输出电压是由外部两个电阻设定的。这两个电阻构成了一个分压器，其电压反馈到LM2596S的反馈引脚，控制输出电压的大小。具体电路图如下所示：

电路图：

元件说明：

• Vin：输入电压，通常为12V、15V或者更高，具体根据需要而定。

• Vout：输出电压，通过调整反馈电阻得到，可以调节在1.23V到37V之间。

• C1：输入电容，通常为100µF，用于滤波输入电压。

• D1：二极管，通常使用1N5819肖特基二极管，用于防止电流反向流动。

• L1：电感器，33µH的电感用于能量存储，确保降压过程顺利进行。

• C2：输出电容，通常为330µF，用于稳定输出电压，减少波动。

• 反馈电阻：R1和R2形成反馈网络，通过调节这两个电阻的比值来设定输出电压。

4. 输出电压计算公式

LM2596S的输出电压由反馈电阻R1和R2决定。输出电压与反馈电阻的关系可以通过以下公式计算：

$$V_{ ext{out}} = 1.23 left( 1 + frac{R2}{R1} ight)$$Vout=1.23(1+R1R2)

其中：

• $V_{ ext{out}}$Vout 是输出电压。

• 1.23V 是LM2596S的参考电压。

• $R1$R1 和$R2$R2 分别是反馈电阻。

通过选择合适的$R1$R1和$R2$R2，可以得到不同的输出电压。例如，如果选择R1为1kΩ，R2为2.3kΩ，则输出电压为：

$$V_{ ext{out}} = 1.23 left( 1 + frac{2.3k}{1k} ight) = 1.23 imes 3.3 = 4.06V$$Vout=1.23(1+1k2.3k)=1.23×3.3=4.06V

通过这种方式，用户可以根据具体需求调整输出电压。

5. LM2596S的特性和优点

• 高效率：LM2596S的开关型电源设计使得其效率通常在80%以上，这比传统的线性稳压器要高得多，从而减少了功率损失和发热。

• 调节范围广：LM2596S支持的可调输出电压范围为1.23V到37V，覆盖了常见电压需求，并且能够应对不同类型的负载。

• 负载调节与电压调节优异：LM2596S具有较好的负载调节能力，即使在负载变化较大的情况下，输出电压也能保持稳定。

• 内置保护功能：LM2596S内置过热、过流保护及欠压锁定等功能，确保了电路在异常条件下不会损坏。

• 应用广泛：LM2596S适用于各种电子设备供电，尤其是那些对功率转换效率要求较高的应用，如LED驱动、电池充电、嵌入式系统等。

6. 实际应用中的注意事项

• 输入电压范围：LM2596S的输入电压必须高于输出电压，通常需要保持在4V以上，以确保降压转换器正常工作。通常，输入电压范围为4V至40V。

• 输出电流：LM2596S的最大输出电流为2-3A，因此在选择应用时，需要确保负载电流不超过这个值。否则可能会导致输出电压不稳定，甚至损坏电源。

• 电感和电容选择：为确保电源的稳定性，电感和电容的选择非常重要。电感需要满足降压转换器的工作频率要求，电容则需要具有足够的容量来平滑输出电压。

• 散热设计：虽然LM2596S的转换效率较高，但在高负载情况下仍会产生一定的热量，因此在设计电路时，需要考虑散热措施，尤其是当输出功率较高时。

7. 总结

LM2596S是一款高效、灵活的降压型DC-DC稳压器，广泛应用于各类电源设计中。其可调输出电压的特点，使得它可以满足多种应用需求。通过适当选择反馈电阻，用户可以调节输出电压，适配不同的负载。其内置保护功能和优异的电压稳定性使得LM2596S在电源设计中具有极高的可靠性和稳定性。