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基于LM2576的高可靠MCU電源設計
摘要：在對線性穩(wěn)壓集成電路與開關穩(wěn)壓集成電路的應用特性進行比較的基礎上，簡單介紹了LM2576的特性，給出了基本開關穩(wěn)壓電源、工作模式可控的開關穩(wěn)壓電源和開關與線性結合式穩(wěn)壓電路的設計方案及元器件參數的計算方法。關鍵詞：LM2576 電源設計 MCU
嵌入式控制系統的MCU一般都需要一個穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設計者多習慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調節(jié)和穩(wěn)壓器件來將較高的直流電壓轉變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調整工作方式在工作中會大的“熱損失”（其值為V壓降×I負荷），其工作效率僅為30%～50%[1]。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統置于密閉容器內的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系統的穩(wěn)定性能變得更差。
而開關電源調節(jié)器件則以完全導通或關斷的方式工作。因此，工作時要么是大電流流過低導通電壓的開關管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達70%～90%[1]。在相同電壓降的條件下，開關電源調節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對MCU工作環(huán)境的有害影響。
采用開關穩(wěn)壓電源來替代線性穩(wěn)壓電源作為MCU電源的另一個優(yōu)勢是：開關管的高頻通斷特性以及串聯濾波電感的使用對來自于電源的高頻干擾具有較強的抑制作用。此外，由于開關穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設計時還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。
LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強的輸出電流驅動能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強有力的保證。
1 LM2576簡介
LM2576系列是美國國家半導體公司生產的3A電流輸出降壓開關型集成穩(wěn)壓電路，它內含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括 LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個系列。各系列產品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調（-ADJ）等多個電壓檔次產品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。
LM2576系列開關穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下[2]：
[1] [2] [3] [4]
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