LM2678 高效降壓開關穩壓器中文資料

簡介

LM2678 是一款由德州儀器 (TI) 推出的高效降壓開關穩壓器，支持高達 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、消費類和汽車電子領域的電源管理應用。LM2678 的主要特點包括高效率、低外部元件數和多種保護功能，如過熱關斷和電流限制。

常見型號

LM2678 系列根據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：輸出電壓可調范圍為 1.21V 至 37V。

這些型號提供了多種應用選擇，可以滿足從固定電壓到可調電壓的不同需求。

技術參數

以下是 LM2678 的主要技術參數：

工作原理

LM2678 是基于降壓（Buck）拓撲設計的開關穩壓器，其核心工作流程如下：

1. 輸入電壓調節
   當輸入電壓通過器件 VIN 引腳時，內部的高邊功率 MOSFET 開始工作，通過脈寬調制 (PWM) 調節 MOSFET 的導通時間。

2. 儲能與轉換

• 當 MOSFET 導通時，電感器儲存能量，同時輸出電容為負載提供電流。

• 當 MOSFET 關斷時，儲存在電感器中的能量通過續流二極管釋放到負載和輸出電容上。

3. 反饋與調節

• 可調型號通過反饋電路 (FB 引腳) 檢測輸出電壓，并與內部基準電壓 (1.21V) 進行比較。

• 若輸出電壓偏離目標值，內部誤差放大器會調整 PWM 占空比以維持穩定輸出。

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

特點與功能

LM2678 的核心功能和優點包括：

1. 高效能

• 高達 92% 的轉換效率，顯著減少了系統熱量。

• 支持高達 5A 的輸出電流，適合大功率負載。

2. 寬輸入電壓范圍
   8V 至 40V 的輸入電壓范圍，能適應多種電源環境，如電池供電系統、工業供電等。

3. 簡單易用
   內部集成了高性能 MOSFET，減少了對外部元件的需求，簡化了 PCB 布局和設計。

4. 保護功能

• 過熱保護：當芯片溫度過高時，自動關閉內部電路，防止損壞。

• 過流保護：在輸出電流過高時，限制輸出，保護器件和負載。

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

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

應用領域

LM2678 被廣泛應用于以下領域：

1. 工業設備

• 工業控制電路的供電模塊。

• 可編程邏輯控制器 (PLC) 電源。

2. 消費類電子產品

• 液晶電視、機頂盒等家庭娛樂設備的供電。

• 電腦外圍設備，如硬盤供電模塊。

3. 汽車電子

• 車載導航、影音設備的供電系統。

• 汽車傳感器和驅動器的電源。

4. 通信設備

• 路由器、交換機等網絡設備的電源模塊。

• 移動通信基站的輔助供電系統。

5. 便攜式設備

• 手持儀器、醫療設備等對高效率、低熱量要求較高的應用。

設計注意事項

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響應。

• 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. 散熱設計

• 由于 LM2678 支持高達 5A 的輸出電流，其功耗較大，需要良好的 PCB 散熱設計。

• 可在芯片底部鋪設散熱銅箔，并添加散熱器以提高散熱能力。

5. PCB 布局

• 高頻開關節點（如 SW 引腳）應盡量縮短，減少輻射噪聲。

• 關鍵元件如輸入電容和電感應靠近芯片，減少寄生電感和寄生電阻的影響。

實際應用電路設計

以下是一個典型的 LM2678 應用電路（輸出 5V，最大 5A）：

主要參數：

• 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

• 續流二極管：Schottky 二極管，額定電流 6A，反向電壓 30V

實際案例分析

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

2. 車載導航系統
   某車載導航設備采用 LM2678-ADJ，通過調整反饋電阻，實現 8V 的穩定輸出。器件的高電流支持為導航系統和顯示屏提供了可靠供電。

總結

LM2678 是一款高效、靈活且功能齊全的降壓開關穩壓器，憑借其 5A 的大電流輸出、寬輸入電壓范圍和多種保護功能，適合各種高性能電源設計需求。通過合理的元件選擇和電路布局，LM2678 可幫助設計者實現高效能、高可靠性的電源解決方案，為工業、消費類和汽車電子設備提供穩定的電源支持。