LM2678 高效降壓開關(guān)穩(wěn)壓器中文資料

簡介

LM2678 是一款由德州儀器 (TI) 推出的高效降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，支持高達(dá) 5A 的輸出電流。它采用固定頻率工作方式，頻率為 260kHz，適合各種工業(yè)、消費(fèi)類和汽車電子領(lǐng)域的電源管理應(yīng)用。LM2678 的主要特點(diǎn)包括高效率、低外部元件數(shù)和多種保護(hù)功能，如過熱關(guān)斷和電流限制。

常見型號

LM2678 系列根據(jù)輸出電壓的不同可分為以下型號：

1. LM2678-3.3：輸出電壓固定為 3.3V。

2. LM2678-5.0：輸出電壓固定為 5.0V。

3. LM2678-12：輸出電壓固定為 12V。

4. LM2678-ADJ：輸出電壓可調(diào)范圍為 1.21V 至 37V。

這些型號提供了多種應(yīng)用選擇，可以滿足從固定電壓到可調(diào)電壓的不同需求。

技術(shù)參數(shù)

以下是 LM2678 的主要技術(shù)參數(shù)：

工作原理

LM2678 是基于降壓（Buck）拓?fù)湓O(shè)計(jì)的開關(guān)穩(wěn)壓器，其核心工作流程如下：

1. 輸入電壓調(diào)節(jié)
   當(dāng)輸入電壓通過器件 VIN 引腳時(shí)，內(nèi)部的高邊功率 MOSFET 開始工作，通過脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)節(jié) MOSFET 的導(dǎo)通時(shí)間。

2. 儲能與轉(zhuǎn)換

• 當(dāng) MOSFET 導(dǎo)通時(shí)，電感器儲存能量，同時(shí)輸出電容為負(fù)載提供電流。

• 當(dāng) MOSFET 關(guān)斷時(shí)，儲存在電感器中的能量通過續(xù)流二極管釋放到負(fù)載和輸出電容上。

3. 反饋與調(diào)節(jié)

• 可調(diào)型號通過反饋電路 (FB 引腳) 檢測輸出電壓，并與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 (1.21V) 進(jìn)行比較。

• 若輸出電壓偏離目標(biāo)值，內(nèi)部誤差放大器會調(diào)整 PWM 占空比以維持穩(wěn)定輸出。

4. 頻率控制
   固定的 260kHz 開關(guān)頻率由內(nèi)部振蕩器生成，保證電路的可靠性和 EMI 性能。

特點(diǎn)與功能

LM2678 的核心功能和優(yōu)點(diǎn)包括：

1. 高效能

• 高達(dá) 92% 的轉(zhuǎn)換效率，顯著減少了系統(tǒng)熱量。

• 支持高達(dá) 5A 的輸出電流，適合大功率負(fù)載。

2. 寬輸入電壓范圍
   8V 至 40V 的輸入電壓范圍，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，如電池供電系統(tǒng)、工業(yè)供電等。

3. 簡單易用
   內(nèi)部集成了高性能 MOSFET，減少了對外部元件的需求，簡化了 PCB 布局和設(shè)計(jì)。

4. 保護(hù)功能

• 過熱保護(hù)：當(dāng)芯片溫度過高時(shí)，自動關(guān)閉內(nèi)部電路，防止損壞。

• 過流保護(hù)：在輸出電流過高時(shí)，限制輸出，保護(hù)器件和負(fù)載。

5. 待機(jī)模式
   超低待機(jī)電流（80μA），非常適合便攜式和低功耗設(shè)備。

6. 靈活性
   提供多種固定輸出電壓和可調(diào)電壓型號，方便不同應(yīng)用場景選擇。

應(yīng)用領(lǐng)域

LM2678 被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 工業(yè)設(shè)備

• 工業(yè)控制電路的供電模塊。

• 可編程邏輯控制器 (PLC) 電源。

2. 消費(fèi)類電子產(chǎn)品

• 液晶電視、機(jī)頂盒等家庭娛樂設(shè)備的供電。

• 電腦外圍設(shè)備，如硬盤供電模塊。

3. 汽車電子

• 車載導(dǎo)航、影音設(shè)備的供電系統(tǒng)。

• 汽車傳感器和驅(qū)動器的電源。

4. 通信設(shè)備

• 路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源模塊。

• 移動通信基站的輔助供電系統(tǒng)。

5. 便攜式設(shè)備

• 手持儀器、醫(yī)療設(shè)備等對高效率、低熱量要求較高的應(yīng)用。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 輸入電容選擇

• 推薦使用低 ESR 的陶瓷電容或鉭電容，以減少輸入電壓紋波。

• 容值一般選為 47μF 至 220μF。

2. 輸出電容選擇

• 輸出電容決定了輸出電壓的紋波和動態(tài)響應(yīng)。

• 通常選擇 100μF 至 470μF 的低 ESR 電解電容。

3. 電感選擇

• 電感值的選擇需在效率和電流紋波之間平衡。

• 推薦電感值為 22μH 至 68μH。

4. 散熱設(shè)計(jì)

• 由于 LM2678 支持高達(dá) 5A 的輸出電流，其功耗較大，需要良好的 PCB 散熱設(shè)計(jì)。

• 可在芯片底部鋪設(shè)散熱銅箔，并添加散熱器以提高散熱能力。

5. PCB 布局

• 高頻開關(guān)節(jié)點(diǎn)（如 SW 引腳）應(yīng)盡量縮短，減少輻射噪聲。

• 關(guān)鍵元件如輸入電容和電感應(yīng)靠近芯片，減少寄生電感和寄生電阻的影響。

實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

以下是一個典型的 LM2678 應(yīng)用電路（輸出 5V，最大 5A）：

主要參數(shù)：

• 輸入電壓：12V

• 輸出電壓：5V

• 輸出電流：5A

元件選擇：

• 輸入電容：100μF / 25V（陶瓷）

• 輸出電容：330μF / 10V（低 ESR 電解）

• 電感：47μH / 5A

• 續(xù)流二極管：Schottky 二極管，額定電流 6A，反向電壓 30V

實(shí)際案例分析

1. 便攜式醫(yī)療設(shè)備
   某款便攜式血壓儀使用 LM2678-5.0 提供 5V 穩(wěn)定電壓供電。由于設(shè)備對體積和功耗要求較高，LM2678 的高效率和低待機(jī)功耗顯著延長了電池壽命。

2. 車載導(dǎo)航系統(tǒng)
   某車載導(dǎo)航設(shè)備采用 LM2678-ADJ，通過調(diào)整反饋電阻，實(shí)現(xiàn) 8V 的穩(wěn)定輸出。器件的高電流支持為導(dǎo)航系統(tǒng)和顯示屏提供了可靠供電。

總結(jié)

LM2678 是一款高效、靈活且功能齊全的降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，憑借其 5A 的大電流輸出、寬輸入電壓范圍和多種保護(hù)功能，適合各種高性能電源設(shè)計(jì)需求。通過合理的元件選擇和電路布局，LM2678 可幫助設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)高效能、高可靠性的電源解決方案，為工業(yè)、消費(fèi)類和汽車電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電源支持。