LM2586系列调节器是单片集成的专门为反激、升压(升压)和正激变换器应用

　　一般说明
　　LM2586系列调节器是单片集成的专门为反激、升压（升压）和正激变换器应用。该设备有4种型号不同的输出电压版本：3.3V，5.0V，12V，可调。需要最少数量的外部组件调节器具有成本效益，使用简单。包括在数据表是升压和反激调节器的典型电路。还列出了二极管和电容器的选择指南以及一系列标准电感器和反激变压器设计用于这些开关调节器。电源开关是一个3.0A的NPN设备，可以关闭65V。保护电源开关是电流和热的限制电路和欠压锁定电路。这个IC包含可调频率振荡器，可编程至200 kHz。振荡器也可以与其他器件同步，这样多个器件可以在相同的开关频率下工作。其他功能包括软启动模式，以减少启动期间的紧急电流租金，以及改进的电流模式控制输入电压和输出负载瞬态抑制和循环电流限制。该设备还有一个关闭引脚，因此可以从外部关闭。输出电压公差在±4%范围内输出负载条件下，保证供电系统。
　　特征
　　需要很少的外部组件
　　系列标准电感器和变压器
　　NPN输出开关3.0A，可隔离65V
　　宽输入电压范围：4V至40V
　　可调开关频率：100 kHz至200 kHz
　　外部关闭能力
　　当A小于60μn时关闭
　　频率同步
　　改进瞬态的n电流模式操作
　　响应、线路调节和电流限制
　　内部软启动功能可减少
　　启动
　　输出晶体管受电流限制保护，低于电压锁定和热关机
　　系统输出电压公差为±4%最大在线和负载条件
　　典型应用
　　反激调节器
　　正激变换器
　　多输出调节器
　　简单升压调节器
　　绝对最大额定值（注1）
　　输入电压−0.4V≤VIN≤45V
　　开关电压−0.4V≤VSW≤65V
　　开关电流（注2）内部受限
　　补偿引脚电压−0.4V≤VCOMP≤2.4V
　　反馈引脚电压−0.4V≤VFB≤2 VOUT
　　开/关引脚电压−0.4V≤VSH≤6V
　　同步引脚电压−0.4V≤VSYNC≤2V
　　功耗（注3）内部有限
　　储存温度范围−65˚C至+150˚C
　　铅温度（焊接，10260摄氏度
　　最高结温（注3）150˚C
　　最小ESD额定值（C=100 pF，R=1.5 kΩ）2千伏
　　运行额定值
　　电源电压4V≤VIN≤40V
　　输出开关电压0V≤VSW≤60V
　　输出开关电流ISW≤3.0A
　　接头温度。范围−40˚C≤TJ≤+125˚C
　　电气特性
　　标准型面规格适用于TJ=25˚C，粗体字适用于全工作温度范围。除非另有规定，否则VIN=5V。
　　LM2586-3.3
　　
　　
　　LM2586-ADJ（续）
　　注1：绝对最大额定值表示设备可能发生损坏的极限值。当电流限制在1.2 mA以下时，这些额定值适用用于针脚1、2、3和6。工作额定值表示设备的预期功能状态，但在这些条件下，可能无法保证设备参数规格。有关保证的规格和测试条件，请参阅电气特性。
　　注2：注意，升压调节器中的开关电流和输出电流是不同的。当LM2586用作升压调节器。为防止损坏开关，输出电流必须外部限制在3A。但是，当LM2586用作反激调节器（有关更多信息，请参阅应用程序提示部分）。
　　注3：器件的结温（TJ）是环境温度（TA）、结对环境热阻（θJA）和功率的函数器件损耗（PD）。如果温度超过器件的最高结温：PD xθJA+TA（MAX）≥TJ，则会发生热关机-（最大值）。−最大散热量（TJ/TA）小于最大设计功率（TJ）。计算最大值时允许的功耗，降低最高结温-这确保了热设计的安全边际。
　　注4：外部元件如二极管、电感器、输入和输出电容器会影响开关调节器的性能。当LM2586用作如图1、2所示，系统性能将由系统参数指定。
　　注5：所有室温限值均经过100%的生产测试，所有极端温度下的极限值均通过标准统计质量控制（SQC）方法进行相关性保证。
　　注6：1.0 MΩ电阻器连接到补偿引脚（误差放大器输出），以确保测量AVOL的精度。
　　注7：为了测量此参数，根据设备的输出版本，将反馈电压设置为一个低值，以迫使误差放大器输出高开关打开了。
　　注8：为了测量此参数，根据设备的输出版本，将反馈电压设置为高值，以迫使误差放大器输出较低关掉开关。
　　注9：为了测量最坏情况下的误差放大器输出电流，LM2586在反馈电压设置为低值（注7）和高值的情况下进行测试（注8）。
　　注10：当测试最小值时，不要从该引脚吸收电流-用二极管隔离它。如果电流从该引脚引出，频率调节电路将开始操作（见图41）。
　　注11：垂直安装的7引线to-220封装的连接至环境热电阻（无外部散热器），1/2英寸引线位于插座或PC上最小铜面积板。
　　注12：垂直安装的7引线to-220封装的连接至环境热电阻（无外部散热器），1/2英寸引线焊接至PC板包含约4平方英寸（1盎司）铜面积周围的引线。
　　注13:7引线to-263的连接至环境热电阻，水平安装在0.136平方英寸的PC板上（与TO-263包装），1盎司（0.0014英寸。厚）铜。
　　注14:7引线to-263的连接至环境热电阻水平安装在0.4896平方英寸（3.6倍面积）的PC板上1盎司（0.0014英寸。厚）铜。
　　注15:7引线to-263的连接至环境热电阻水平安装在1.0064平方英寸（7.4倍TO-263包装的面积）1盎司（0.0014英寸。厚）铜。额外的铜面积将进一步降低热阻。参见交换机中的热模型Made Simple®软件。
　　典型性能特征
　　
　　
　　
　　
　　
　　反激式调节器
　　LM2586非常适合用于反激式调节器拓扑结构。反激调节器可以产生一个单一的输出电压，如图4所示，或多个输出电压。在图4中，反激调节器生成一个输入电压范围内的输出电压。此功能是反激式调节器所独有的，不能与降压或升压调节器重复。反激式调节器的操作如下（参见图4）：当开关打开时，电流流过变压器的一次绕组，T1，在变压器的磁场。请注意，主要和二次绕组异相，所以没有电流流动当电流流过主回路时，通过二次回路。当开关关闭时，磁场柱消失，使一次绕组和二次绕组的电压极性颠倒。现在整流器D1正向偏压并且电流流过它，释放储存在变压器。这在输出端产生电压。输出电压通过调节峰值来控制开关电流。这是通过反馈误差放大器的输出电压，放大反馈电压和1.230V参考电压之间的差异。误差放大器输出电压与斜坡电压相比较与开关电流成比例（即开关接通时间内的电感器电流）。比较器终止当两个电压相等时，接通时间控制峰值开关电流以保持恒定输出电压。
　　
　　
　　典型的反激调节器应用
　　图7到图12显示了六种典型的反激式应用，从单输出到三输出不等。每张图纸均包含除变压器外的所有电动部件的零件号和制造商。对于变压器零件号和制造商名称，请参阅中的表图13。对于具有不同输出的应用程序电压-需要LM2586-ADJ-或不同的输出与标准配置不匹配的配置，参考交换机制作的简易软件
　　
　　典型增压调节器应用（续）
　　图34包含了固定输出稳压器的标准电感器表（按零件号和相应制造商列出）如图33所示。
　　
　　
　　注24:LM2586在这些应用中需要散热器。散热器的尺寸取决于最高环境温度。计算IC的热阻和所需散热片的尺寸，请参阅应用提示中的“散热片/散热注意事项”部分。
　　
　　停机控制
　　LM2586的一个特点是可以使用ON/OFF引脚（引脚1）。此功能可节省输入功率在不使用时关闭设备。为了正常工作，需要一个隔离二极管（如图所示）。当接通3V或更高电压时，设备将关闭开/关引脚，源电流输入引脚1。关闭时模式下，该设备通常会消耗56μA的电源电流（VIN为16μA，ON/OFF引脚为40μA）。要重新打开设备，请使用（隔离）二极管，使引脚1浮动，如图38所示（对于正常操作，不要源或从该引脚输入或输出电流-见下一节）。频率调整LM2586的开关频率可以用使用外部电阻器。此功能允许用户通过调整工作频率，优化磁性元件的尺寸和输出电容。从引脚1连接的电阻（频率调整。接地将设置开关频率从100 kHz到200 kHz（最大）。如图38所示，该销可用于调节频率，同时仍提供关闭功能。曲线性能特性部分显示了电阻器相应开关频率的值。那张桌子图39显示了与使用频率。但是，改变LM2586的工作频率其100 kHz的标称值将改变磁选择和补偿元件的值。
　　
　　频率同步
　　LM2586的另一个特点是能够同步外部电源的开关频率，使用同步引脚（引脚6）。此功能允许用户并行多个设备以提供更多的输出功率。施加在同步管脚上的负脉冲将使LM2586与外部振荡器同步（见图40，41页）。使用此功能可使LM2586同步到外部振荡器，如系统时钟。此操作允许多个电源同时工作频率，从而消除与频率相关的噪声问题。
　　
　　图41中的示波器照片显示了LM2586 12V升压调节器与200 kHz信号同步。有700个同步信号下降沿和打开开关
　　
　　编程输出电压
　　（选择R1和R2）参考图42中的可调调节器，输出电压由电阻器R1和R2通过以下公式编程：VOUT=VREF（1+R1/R2），其中VREF=1.23V电阻器R1和R2将输出电压除以可与1.23V内部基准进行比较。与R2在1k和5k之间，R1为：R1=R2（VOUT/VREF−1），其中VREF=1.23V为了获得最佳的温度系数和随时间变化的稳定性，请使用1%金属薄膜电阻器。
　　短路状态
　　由于升压调节器的固有特性，当输出短路时（见图42），电流直接从通过电感器和二极管，通过开关输入到输出端。开关的电流限制不限制整个电路的输出电流。为了保护负载并防止开关损坏，电流必须外部限制，无论是输入电源还是输出带有外部限流电路。外部限制应该设置为装置的最大开关电流，即3A。在反激式调节器应用中（图43），使用标准变压器，LM2586将在短路至主要输出。当输出电压下降到其80%时标称值，频率将下降到25khz。用一个频率越低，关闭时间越长。再长一点的时候有时，变压器可以在开关重新接通之前释放所有的储能。因此，开关在其集电极处以零电流初始开启。在这种情况下开关电流限制将限制峰值电流，节省设备。
　　反激式调节器输入电容器
　　反激式稳压器可产生不连续的电流脉冲从输入电源。因此，反激式调节器需要两个输入电容器-一个用于储能一个用于过滤（见图43）。两者都是必需的，因为反激式调节器的固有操作。
　　应用提示（续）
　　LM2586的稳定或恒压电源，存储器需要电容器（≥100μF）。如果输入源是直流电源和/或应用具有较宽的温度范围，则电容器所需的均方根电流额定值可能很大。这意味着输入需要更大的容量值或更高的额定电压电容器。存储电容器也会衰减噪声可能会干扰连接到相同的输入电源电压。
　　
　　此外，由于由输入脉冲产生的电流。为了消除噪音，在VIN和之间插入1.0μF陶瓷电容器尽可能靠近设备接地。开关电压限值在反激式稳压器中，开关关断时产生的最大稳态电压由变压器设定匝数比，N，输出电压，VOUT和最大输入电压，VIN（Max）：VSW（关闭）=VIN（最大）+（VOUT+VF）/N其中VF是输出二极管的正向偏置电压，肖特基二极管通常为0.5V，0.8V超快恢复二极管。在某些电路中，存在一个电压尖峰，VLL，叠加在稳态顶部电压（见图5，波形A）。通常，这个电压尖峰是由变压器漏感引起的和/或输出整流器恢复时间。为了“钳制”开关处的电压不超过其最大值，在一次变压器（如图4和其他反激式调节器电路。图43中的示意图显示了另一种钳制开关电压的方法。单电压瞬变抑制器（SA51A）插入开关销。这种方法钳制开关上的总电压，而不仅仅是主开关上的电压。如果使用了不良的电路布局技术（参见“电路布局指南“第节），负电压瞬变可能出现在开关针脚（针脚5）上。施加负电压（关于集成电路的接地）到任何单片集成电路引脚导致IC运行不稳定和不可预测。这个LM2586集成电路也是如此。当在回扫中使用时调节器，当开关打开时，开关引脚（引脚5）处的电压可能变负。“振铃”电压开关管脚是由输出二极管电容和变压器漏感形成谐振电路次要的。谐振电路产生“环形”电压，通过变压器反射回开关管脚。有两种常见的方法避免这个问题。一种是在输出整流器，如图43所示。电阻值电容器的选择必须使开关引脚不低于−0.4V。电阻器可能值范围在10Ω和1 kΩ之间，电容器将从0.001μF到0.1μF。添加减震器将（稍微）降低整个电路的效率。减少或消除“振铃”的另一种方法是在引脚5和引脚4（接地）之间插入肖特基二极管钳，如图43所示。这样可以防止针脚5处的电压从低于−0.4V。反向电压额定值二极管必须大于关闭电压。
　　
　　输出电压限制
　　升压调节器的最大输出电压为最大开关电压减去二极管压降。在回击中调节器，最大输出电压由匝数比N和占空比D，公式如下：VOUT≈NxVIN x D/（1−D）反激式调节器的占空比由以下公式确定：
　　理论上，最大输出电压可以达到同样大如需要-只需不断增加变压器的匝数比。但是，存在一些物理限制防止匝数比，从而使输出电压从in 增加到无穷大。物理限制是电容以及LM2586开关、输出二极管中的电感，以及变压器的反向恢复时间输出二极管（如上所述）。
　　输入线路有噪声
　　一个小的，低通RC滤波器应该使用在输入引脚LM2586如果输入电压异常大瞬时噪声量，如输入开关弹跳。图44中的电路展示了滤波器，电容器从输入引脚到接地和放置在输入电源和输入引脚。请注意，RIN和CIN的值如中所示对于大多数应用来说，示意图已经足够了特定应用可能需要进行一些重新调整。如果效率是主要问题，则将电阻器更换为一个小电感器（例如10μH，额定电流为200 mA）。
　　稳定性
　　所有电流模式控制的调节器如果工作，都会受到不稳定的影响，称为次谐波振荡占空比高于50%。为了消除亚谐振荡，需要一个最小的电感值来保证所有升压和反激调节器的稳定性。最小电感由下式得出：
　　其中VSAT是开关饱和电压，可以是在特征曲线中发现。
　　
　　应用提示（续）
　　电路布局指南和任何开关调节器一样，布局是非常重要的。与线路电感相关的快速开关电流产生可能导致问题的电压瞬变。为最小的电感和接地回路，保持引线和迹线尽可能短。使用单点接地或接地平面结构，以获得最佳效果。将信号接地与电源接地分开（如图45所示）。使用可调版本时，将编程电阻器实际定位在尽可能使用调节器IC，以保持灵敏反馈的短路。
　　散热片/散热注意事项
　　在许多情况下，不需要散热器来保持2586 lm6允许的工作温度温度范围。对于每个应用程序，确定无论是否需要散热器，必须满足以下条件确定：
　　1） 最高环境温度（在应用中）。
　　2） 最大调节器功耗（在应用中）。
　　3） 最大允许结温（125˚CLM2586）。为了安全、保守的设计，应选择比最高结温低15℃左右的温度（110℃）。
　　4） LM2586封装热阻θJA和θJC（给定在电气特性中）。可估算LM2586的总功耗（PD）
　　具体如下：
　　
　　VIN是最小输入电压，VOUT是输出电压，N是变压器匝数比，D是占空比，ILOAD是最大负载电流（∑ILOAD是多输出反激调节器的最大负载电流）。占空比由
　　式中，VF是二极管的正向偏置电压肖特基二极管通常为0.5V，快速恢复为0.8V二极管。VSAT是开关饱和电压，可以是在特征曲线中发现。不使用散热器时，结温升为：∆TJ=PD•θJA。
　　将结温升加到最高环境温度，得到实际工作结温：TJ=∆TJ+TA。
　　如果工作结温度超过最大值上述第3项中的结温，则需要散热器。使用散热器时，结温升高可通过以下方法确定：∆TJ=PD•（θJC+θ界面+θ散热器）
　　再次将工作温度：TJ=∆TJ+TA
　　如前所述，如果超过最高结温，需要一个更大的散热器（一个具有较低热量的阻力）。Switchers Make Simple®设计软件包括一个更精确（非线性）的热模型用不同的输入输出确定结温参数或不同的组件值。它还可以计算出保持调节器结温低于最高工作温度。为了进一步简化反激式调节器的设计程序，National Semiconductor正在为Simple Switcher®生产线提供计算机设计软件开关调节器。