一.原理圖

　　此電路由一個DC-DC開關穩(wěn)壓芯片(LM2596)和一個線性穩(wěn)壓芯片(AMS1117)組成，可以將7-40V的輸入電壓轉(zhuǎn)換5V和3.3V的電壓輸出。此處只對前半部分開關穩(wěn)壓芯片做介紹，線性穩(wěn)壓芯片另一篇文章介紹。

　　二.開關穩(wěn)壓芯片原理講解

　　BUCK降壓電路

　　此DC-DC芯片降壓穩(wěn)壓主要是基于BUCK電路。網(wǎng)上對BUCK電路介紹很多，此處只大致講解。

　　BUCK基本電路形式:

　　三極管導通時：

　　電源經(jīng)過三極管給電容C充電，給負載RL供電，同時電感L開始儲能。

　　三極管關斷時：

　　通過二極管構(gòu)成回路，電容C和電感L為負載RL供電，但是電流在緩慢減小。

　　由上圖可見，通過對三極管基極施加高低電平(PWM)可以控制三極管的導通與關斷，從而達到降壓的目的。

　　結(jié)論：Vo=Vi*D(Vo是輸出電壓，Vi是輸入電壓，D是三極管基極PWM的占空比)

　　因為D在0~1之間，因此輸出電壓一定小于輸入電壓。(具體推導過程可自行查找)

　　2.LM2596基本介紹

　　★LM2596是降壓型電源管理單片集成電路的開關電壓調(diào)節(jié)器。

　　★能夠輸出3A的驅(qū)動電流。

　　★轉(zhuǎn)換效率高，70%~90%。

　　★固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓。

　　3.LM2596內(nèi)部原理講解

　　此芯片即是上面buck電路中三極管的部分，后面電容電感等需要外接。

　　開關及基準電壓：ON/OFF引腳為低電平時開啟此芯片，同時產(chǎn)生一個1.235V的參考電壓，用于與反饋電壓比較，實現(xiàn)穩(wěn)壓。

　　限流保護：當經(jīng)過芯片的電流大于4.5A時，芯片自動關閉。

　　過熱保護：當芯片溫度過高時自動關閉。

　　三極管輸出：可簡單理解為BUCK電路中的開關三極管。

　　輸出反饋：FEEDBACK腳接在電路的輸出端，通過輸出端的反饋電壓與基準電壓1.235V進行比較，從而檢測輸出電壓是否偏離所需電壓，進而對芯片進行相應的穩(wěn)壓控制。其中R1值固定2.5KΩ，R2值由芯片型號決定(不同輸出電壓，R2不同，對于電壓可調(diào)的型號，需外接R1和R2)。例如圖中所示，5V輸出的芯片R2=7.6KΩ。因為Vref=Vo*R1/(R1+R2)。1.235≈5*2.5/(2.5+7.6)

　　假設(以5V輸出為例)：當Vo由于Vi的波動大于5V時，反饋檢測電阻R1上的電壓將大于1.235V，此電壓Vr1與基準電壓Vref通過誤差放大器，將Vref-Vr1(為負數(shù))的值放大(這樣，即使微小的誤差也會被檢測到)。然后送入比較器與一鋸齒波比較，比較器即對應輸出高低電平控制后級的latch(如下圖所示，占空比增大)。比較輸出為1時latch輸出低電平，比較輸出為0時latch輸出高電平，相當于對比較器輸出取反(實際latch類似于一個SR觸發(fā)器，比較器輸出接到R輸入，此不做詳解)。那么三極管基極接收到的PWM占空比減小，由BUCK電路的結(jié)論可知，占空比減小，輸出電壓減小，從而使輸出處于動態(tài)平衡，穩(wěn)定在5V。

　　4.常用接法及元件選取

　　數(shù)據(jù)手冊接法

　　最上面的原理圖即按此接法略加修改，此為固定的5V電壓輸出。

　　二極管D：為了在三極管關斷時，可以立刻使此二極管導通形成回路，需要選擇反向恢復時間短的二極管，例如SS34(肖特基二極管)或ES2D(超快恢復二極管)。

　　電感L：在要求不高的情況下，選擇33uH的功率電感即可。

　　輸入輸出端電容C：均由一個220uF的電解電容和一個100nF的陶瓷電容構(gòu)成(最上面的原理圖)。可濾除高頻率和低頻率的雜波，同時輸出端還作為BUCK電路中的儲能電容。

　　5.補充：輸出可調(diào)電路

　　此為數(shù)據(jù)手冊中給出的輸出可調(diào)型號芯片的連接電路。相當于把輸出固定型號芯片的檢測電阻R1，R2從芯片中提出，可根據(jù)需要自行配置。同時，如果把R2換成可調(diào)電阻，即可通過改變其阻值實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。同樣滿足Vref=Vo*R1/(R1+R2)。

　　Tips：在實際焊接測試的過程中，有一點需要格外注意：當LM2596的輸出端沒有接220uF的大濾波電容(電解電容)時，可能會使輸出的電壓有很大的紋波，無法正常使用。