TI LM2596芯片的M3控制板5V电源设计方案 电路方案

LM2596系列是美国德州仪器(原美国国家半导体)生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片,它内含固定频率振荡器(150KHZ)和基准稳压器(1.23v),并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供的有:3.3V、5V、12V及可调(-ADJ)等多个电压档次产品。目前,在电路中应用比较广泛的是5V电源电路。 在电路设计中,这个芯片由于其平民价格,深得我们的喜爱。与传统7805系列芯片相比,性能稳定;不但能提供高效率,电流输出也能满足较大功率需求。基于LM2596-5芯片设计的M3控制板采用两层板设计,面积100mm*80mm,支持扩展子板辅助MCU,同时集成串口、CAN、网络,USB、SD卡存储,能够满足各种中低端控制项目的应用。 下面说一下该板卡的电源设计方案。该板卡采用三种供电方式: 方式一、采用mini USB 5V电压供电。方式二、采用USB转串口模块的USB 5V供电。方式三、采用外部电压输入,输入电压范围:12V-24V,标准情况下采用12V电压供电,经过LM2596芯片输出5V后,再为3颗AMS117芯片供电,其中一路AMS117专为MCU电路供电。 方案框图如下: 通过图表数据的对比,可以发现,理论设计和实际设计还是有一些差距的。首先,在设计时间上,用WEBENCH完成这个原理图是自动生成的,不过几分钟时间。自己去画的话,考虑做原理图封装的时间,得半个小时以上,还是工具设计快速。在成本方面:TI给出的价格都是按照国际大厂的原装产品价格、其中LM2596 1.8美元,电感1.2美元。而我们实际设计时,采购方式五花八门,像LM2596可以从电子大楼很容易买到,2.5元一片,1个直插电感在1元左右,这样导致成本相差不少。当然,如果要用在野外恶劣环境,采购原装品的话,实际设计方案价格不会低于20元了。经过实际测试,效率与理论值相差不大,但低于理论值,可能是使用的元器件造成的。由于实际设计方案考虑了保护,为了防止电源在插入的过程中反接而导致电路损坏,在设计方案中,设计了保护二极管,可以支持正反插入。另外,更严格要求下,需要增加自恢复保险丝,压敏电阻器件,而WEBENCH工具设计的器件,仅包含基本电路,这些保护电路是没有的。 实际设计方案实物图: