LM2596 vs LM2576: Memilih Buck Converter yang Tepat

LM2596 vs LM2576 adalah perbandingan yang dilakukan setiap penghobi dan banyak profesional ketika mereka membutuhkan regulator pensaklaran penurun tegangan, karena kedua komponen ini adalah konverter penurun tegangan yang paling umum di meja kerja dan pada modul daya variabel yang tak terhitung jumlahnya yang dijual daring. LM2576 adalah konverter penurun tegangan SIMPLE SWITCHER yang asli, regulator penurun tegangan 3 ampere yang beralih pada 52 kilohertz, sedangkan LM2596 adalah penerusnya yang berfrekuensi lebih tinggi, desain penurun tegangan 3 ampere yang sama yang beralih pada 150 kilohertz; perbandingan keduanya lebih merupakan perbandingan frekuensi daripada fungsi. Kedua komponen menurunkan tegangan masukan yang lebar—hingga sekitar 40 volt, dan 60 volt pada kelas HV—menjadi tegangan keluaran yang lebih rendah, dalam tegangan tetap atau versi yang dapat disetel melalui pembagi resistor, dan keduanya berada dalam keluarga komponen kompatibel pin yang direproduksi oleh pasar. Panduan ini membandingkan keduanya pada frekuensi pensaklaran, ukuran induktor dan filter, efisiensi dan panas, opsi tegangan masukan dan keluaran, serta aplikasinya, sekaligus memberikan aturan memilih di antara keduanya, sehingga rel penurun tegangan memilih yang asli 52-kilohertz atau penerus 150-kilohertz berdasarkan bukti.

Perbandingan ini juga merupakan pintu masuk ke sudut pandang penggantian, karena LM2596 dan LM2576 termasuk dalam salah satu keluarga regulator pensaklaran yang paling banyak direproduksi di dunia elektronik. Kedua komponen berbagi susunan pin yang direproduksi oleh para pemasok dan produsen dalam negeri, dan keduanya tampil pada modul penurun tegangan variabel yang ada di mana-mana, sehingga desain yang memakai salah satunya memiliki pasokan yang luas dan kompatibel pin. Panduan ini membahas perbandingan teknis dan sudut pandang pengadaan sekaligus, serta membaca kedua komponen ini dengan jujur: keduanya adalah konverter yang sama pada frekuensi berbeda; perbedaan frekuensi menentukan pilihan induktor dan filter, dan bagian perbandingan lain mengikuti dari satu fakta itu. LM2596 dan LM2576 adalah wajah lama dan wajah baru dari keluarga SIMPLE SWITCHER yang sama, dan perbandingan ini memetakan kisah frekuensi keluarga tersebut.

LM2596 vs LM2576: Perbedaan Inti

Perbedaan inti antara LM2596 dan LM2576 terletak pada frekuensi pensaklaran, dan setiap perbedaan praktis dalam perbandingan ini berasal dari perbedaan tersebut. LM2576 melakukan pensaklaran pada 52 kilohertz, frekuensi dari desain SIMPLE SWITCHER aslinya, sedangkan LM2596 melakukan pensaklaran pada 150 kilohertz, hampir tiga kali lebih tinggi, dan frekuensi tersebut menentukan ukuran induktor, filter keluaran, serta riak yang dihasilkan konverter. Frekuensi pensaklaran yang lebih tinggi membuat induktor beralih lebih cepat, sehingga konverter buck dapat menggunakan induktor yang lebih kecil dan kapasitor keluaran yang lebih kecil sambil mempertahankan riak keluaran yang sama, sehingga LM2596 menghasilkan rel yang lebih kecil dan lebih ramping dibandingkan LM2576 untuk keluaran yang sama. Frekuensi yang lebih tinggi juga memindahkan derau pensaklaran ke pita yang lebih tinggi, yang lebih mudah difilter pada keluaran namun lebih sulit pada EMI masukan, sehingga pilihan frekuensi adalah kompromi antara ukuran dan EMI. Perbedaan inti adalah frekuensi, dan perbandingan ini menelusuri konsekuensi dari frekuensi tersebut — induktor, riak, efisiensi, dan EMI — di sepanjang panduan ini.

Kedua komponen ini juga berbagi desain yang menjadikan mereka bersaudara, karena LM2596 adalah penerus LM2576, bukan konverter yang berbeda. Keduanya adalah regulator buck gaya asli dengan sakelar internal dan osilator internal, keduanya menyalurkan 3 ampere, keduanya menurunkan tegangan dari masukan kerja hingga sekitar 40 volt, keduanya mendukung keluaran tetap dan mode yang dapat disetel dengan pembagi resistor eksternal, dan keduanya memiliki pembatas arus serta proteksi penghentian termal. Kesamaan desain ini berarti seorang perancang yang mengenal salah satunya akan mengenal yang lainnya, dan perbandingan di antara keduanya adalah kompromi frekuensi, bukan adu kemampuan. LM2596 tidak melakukan sesuatu yang tidak dapat dilakukan LM2576, ia melakukannya pada frekuensi yang lebih tinggi, dan perbandingan ini menghormati hubungan tersebut dengan menjadikan frekuensi sebagai sumbu penentu.

Bagaimana frekuensi pensaklaran mengubah konverter

Frekuensi pensaklaran mengubah konverter pada bagian terkecilnya, yaitu induktor dan kapasitor keluaran. Konverter buck menyimpan energi dalam induktornya selama waktu sakelar aktif dan menyalurkannya selama waktu sakelar mati, dan frekuensi yang lebih tinggi berarti siklus yang lebih pendek serta energi yang lebih sedikit tersimpan per siklus, sehingga induktansi dan ukuran fisik induktor menurun untuk arus keluaran dan riak yang sama. LM2596 pada 150 kilohertz biasanya dipasangkan dengan induktor beberapa puluh mikrohenry dan kapasitor keluaran kecil, sedangkan LM2576 pada 52 kilohertz dipasangkan dengan induktor yang lebih besar, sering kali seratus mikrohenry atau lebih, serta kapasitor bulk yang lebih besar, untuk rel yang sama. Frekuensi juga membentuk riak keluaran pada nilai yang sama, karena frekuensi yang lebih tinggi menyebarkan pulsa muatan dan memungkinkan filter menghaluskan penyimpangan yang lebih kecil. Perancang yang memahami frekuensi akan memahami induktor dan kapasitor yang dibutuhkan rangkaian, dan fakta tunggal inilah alasan LM2596 menghasilkan rel yang lebih kecil.

Induktor dan Filter Keluaran: LM2596 vs LM2576

Induktor adalah komponen yang membuat papan LM2596 dan LM2576 terlihat berbeda, dan perbandingan filter adalah perbandingan frekuensi yang diwujudkan secara fisik. Desain penurun tegangan LM2596 pada 150 kilohertz menggunakan induktor dalam puluhan mikrohenri, sering kali drum terlindung kecil, dan kapasitor keluaran yang menyaring riak 150 kilohertz hingga tingkat yang dibutuhkan, sehingga seluruh rel daya dapat muat dalam tapak yang ringkas. Desain penurun tegangan LM2576 pada 52 kilohertz menggunakan induktor yang lebih besar, sering kali seratus mikrohenri atau lebih, dan kapasitor keluaran yang lebih besar, sehingga rel daya memakan lebih banyak area papan dan lebih banyak tinggi. Pertukarannya adalah anugerah frekuensi sekaligus biayanya: LM2596 menghemat ruang papan tetapi mengalihkan derau pada frekuensi yang lebih tinggi, sedangkan LM2576 menggunakan ruang papan tetapi mengalihkan derau pada frekuensi yang lebih rendah. Pemilihan membaca anggaran ruang papan dan anggaran derau secara bersamaan, karena filter yang dipaksakan oleh frekuensi adalah perbedaan fisik antara kedua rel daya.

Filter masukan dan tata letak mengikuti kisah frekuensi yang sama, karena arus pensaklaran dari konverter penurun tegangan adalah sumber derau baik pada masukan maupun keluaran. LM2596 dengan frekuensi lebih tinggi membutuhkan kapasitor masukan yang dekat dengan komponen dan tata letak yang menjaga lintasan pensaklaran tetap ketat, sedangkan LM2576 dengan frekuensi lebih rendah lebih memaafkan tata letak dan kabel yang panjang, yang menjadi sebagian alasan komponen yang lebih tua ini bertahan di dunia hobi. Riak pada keluaran adalah target desain yang sama, ditentukan oleh nilai induktor dan kapasitor pada masing-masing frekuensi, dan desain yang membutuhkan rel daya yang tenang menyesuaikan ukuran filter pada frekuensinya sendiri serta menambahkan filter pasca di tempat anggaran riak menuntutnya. Perbandingan filter adalah wujud nyata dari perbedaan frekuensi, dan perancang membaca induktor, kapasitor, dan tata letak yang dipaksakan oleh frekuensi sebelum memilih di antara kedua komponen.

Cara menentukan ukuran induktor untuk setiap komponen

Menentukan ukuran induktor untuk setiap komponen mengikuti tabel lembar data dan frekuensi. LM2576 pada 52 kilohertz berpasangan dengan induktansi yang lebih besar yang dipilih oleh lembar data berdasarkan tegangan masukan, tegangan keluaran, dan arus, biasanya bernilai sekitar atau di atas seratus mikrohenri untuk rel 3-ampere, serta nilai arus saturasi di atas arus puncak sakelar. LM2596 pada 150 kilohertz berpasangan dengan induktansi yang lebih kecil, biasanya dalam puluhan mikrohenri untuk rel yang sama, dan nilai arus puncak yang sama pada komponen yang secara fisik lebih kecil. Lembar data memilih nomor komponen, jenis inti, dan kawat, dan perancang membaca tabel pada titik operasi daripada menebak nilainya. Ukuran induktor adalah konsekuensi langsung dari frekuensi, dan itulah alasan papan LM2596 lebih kecil, yang merupakan perbedaan paling terlihat dalam perbandingan ini.

Efisiensi, Panas, dan Performa: LM2596 vs LM2576

Efisiensi LM2596 dan LM2576 adalah cerita keluarga yang sama, efisiensi buck klasik kelas 80 persen yang bertahan di sebagian besar rentang operasi, dengan perbedaan yang dibawa oleh titik operasi dan rugi pensakelaran. Frekuensi LM2596 yang lebih tinggi menambah sedikit rugi pensakelaran pada sakelar dan dioda, sedangkan frekuensi LM2576 yang lebih rendah membawa rugi induktor yang lebih besar, dan efisiensi bersih pada keluaran yang sama hampir berdekatan, dengan kurva datasheet yang menunjukkan nilai praktis pada setiap masukan dan keluaran. Panas mengikuti efisiensi dan arus: buck 3-ampere dari masukan 12 volt ke keluaran 5 volt mengurangi separuh daya yang akan dibuang oleh versi linear, dan sisa watt dibuang melalui kemasan, tab TO-220, atau pad TO-263 serta tembaga papan. Perbandingan efisiensi dan panas adalah perbandingan nilai yang berdekatan dan kemasan yang sama, dan pilihan di antara keduanya tidak ditentukan oleh efisiensi, melainkan oleh frekuensi dan ruang yang telah dibahas pada bagian-bagian awal panduan ini.

Performa juga membawa respons dan proteksi yang dimiliki bersama oleh kedua komponen, karena karakter keluarga ini adalah kesederhanaan SIMPLE SWITCHER. Kedua komponen hanya membutuhkan induktor, dioda, kapasitor, dan jaringan umpan balik, tanpa kompensasi eksternal, karena kompensasi internal dirancang untuk frekuensi tetap, dan keduanya memiliki batas arus serta penghentian termal yang melindungi komponen dan beban. Penyalaan awal, soft-start, dan respons terhadap langkah beban berbeda dalam detailnya, dan kurva datasheet menunjukkan perilaku tersebut, tetapi tidak satu pun dari keduanya merupakan konverter dengan respons cepat dan kaya fitur seperti keluarga yang lebih baru. Perbandingan performa adalah batas bersama keluarga ini, dan preferensi terhadap kedua komponen adalah preferensi frekuensi dan ruang, bukan kapabilitas. Efisiensi dan panas adalah angka jujur dari keluarga ini, dan frekuensi adalah pembeda keluarganya.

Bagaimana rugi pensakelaran berubah seiring frekuensi

Rugi pensakelaran adalah energi yang hilang setiap kali sakelar menyala dan mati, dan ia meningkat seiring frekuensi karena frekuensi yang lebih tinggi melipatgandakan jumlah transisi. Frekuensi 150 kilohertz milik LM2596 bertransisi tiga kali lebih sering daripada frekuensi 52 kilohertz milik LM2576, sehingga sakelar dan dioda pada frekuensi yang lebih tinggi menanggung porsi rugi pensakelaran yang lebih besar, jika semua hal lain sama, dan kurva efisiensi pada beban ringan dapat menunjukkan perbedaannya. Besaran praktisnya bergantung pada waktu naik dan turun sakelar, pemulihan dioda, dan resistansi AC induktor, dan pada titik operasi 3-ampere normal kedua komponen berada berdekatan, dengan komponen berfrekuensi lebih rendah sering kali sedikit lebih efisien pada beban berat dan komponen berfrekuensi lebih tinggi unggul dalam solusi filter kecil. Perancang membaca kurva efisiensi pada masukan dan keluaran yang spesifik, bukan membandingkan kedua komponen dengan satu angka, dan kesimpulan yang jujur adalah bahwa frekuensi menentukan ukuran dan EMI, sedangkan efisiensi mengikuti kurva, bukan nomor komponen.

Rentang Masukan, Opsi Keluaran, dan Proteksi: LM2596 vs LM2576

Rentang masukan dan opsi keluaran dari kedua komponen ini sama, karena keluarga ini berbagi spesifikasi yang sama, dan perbandingan ini membacanya sebagai bagian yang sama, bukan sebagai perbedaan. Keduanya menurunkan tegangan dari masukan kerja hingga sekitar 40 volt pada varian standar dan sekitar 60 volt pada varian HV. Keduanya menghasilkan keluaran dalam versi tetap, yaitu 3,3; 5; 12; dan 15 volt pada lini klasik, atau dalam versi yang dapat diatur yang keluarannya ditentukan oleh pembagi resistor eksternal. Keduanya juga meregulasi keluaran sesuai akurasi keluarga serta perilaku beban dan saluran yang dinyatakan dalam lembar data. Spesifikasi masukan dan keluaran yang sama berarti desain yang memakai LM2576 dapat memakai LM2596 pada masukan dan keluaran yang sama, karena angka-angkanya cocok, dan frekuensi adalah satu-satunya perbedaan yang dilihat oleh papan. Proteksinya, baik batas arus maupun penghentian termal, juga sama. Filter masukan serta proteksi polaritas terbalik dan proteksi lonjakan tegangan yang direkomendasikan lembar data berlaku untuk keduanya. Kesamaan dasar itulah yang membuat perbandingan ini menjadi keputusan frekuensi, bukan keputusan kemampuan.

Varian HV layak dibaca tersendiri, karena varian inilah yang memperluas jangkauan keluarga. LM2576HV dan LM2596HV menerima masukan hingga sekitar 60 volt, yang melayani rel industri dan telekomunikasi 48 volt. Komponen HV membawa perbedaan frekuensi yang sama dengan komponen standar, yaitu LM2576HV 52 kilohertz dan LM2596HV 150 kilohertz. Perancang yang bekerja dengan masukan yang lebih tinggi akan membaca varian HV beserta pertukaran frekuensi induktor-dan-filter yang sama, dan aturan perbandingan ini berlaku di semua varian. Masukan dan opsi keluaran adalah cakupan bersama dari keluarga ini, varian HV memperluas cakupan tersebut, dan perbandingan kedua komponen tetap berlaku di setiap varian karena perbedaan frekuensi adalah konstanta. Kesamaan dasar dan cakupan yang sama menjaga perbandingan ini tetap bersih, dan frekuensi tetap menjadi poros pilihan.

Keluaran tetap versus keluaran yang dapat diatur dalam keluarga penurun tegangan

Perbedaan antara keluaran tetap dan keluaran yang dapat diatur dalam keluarga penurun tegangan mengikuti aturan yang sama dengan keluarga regulator lainnya. Pilih komponen tetap, LM2576-5.0 atau LM2596-5.0, ketika relnya bertegangan standar dan desain menginginkan keluaran presisi tanpa pembagi eksternal. Pilih komponen yang dapat diatur ketika relnya bernilai tidak standar atau papan yang sama harus melayani beberapa keluaran dengan mengganti resistor. Versi tetap maupun versi yang dapat diatur sama-sama membawa perbedaan frekuensi antara LM2596 dan LM2576, sehingga pilihan antara tetap dan dapat diatur tidak bergantung pada pilihan frekuensi. Perancang memilih arsitektur keluaran serta frekuensi secara terpisah. Penurun tegangan yang dapat diatur adalah versi di balik modul-modul yang banyak digunakan, sedangkan penurun tegangan tetap adalah rel produksi, dan perbandingan ini mencakup keduanya di bawah aturan frekuensi yang sama.

Kapan Memilih LM2596

Pilih LM2596 ketika ruang dan tinggi papan menjadi faktor penting, karena frekuensi 150-kilohertz memungkinkan rel menggunakan induktor yang lebih kecil dan filter keluaran yang lebih kecil, dan solusi berprofil lebih rendah itulah alasan keberadaan LM2596. Pilih LM2596 ketika desain menginginkan rel yang lebih modern dan lebih kompak, ketika papan padat dan setiap milimeter kubik sangat berarti, dan ketika EMI frekuensi yang sedikit lebih tinggi dapat dikendalikan oleh tata letak dan filter masukan yang dituntut oleh frekuensi yang lebih tinggi tersebut. Pilih LM2596 untuk rancangan yang lebih baru, desain modul, dan papan di mana induktor yang lebih kecil menjadi keunggulan penentu, karena hadiah frekuensi tersebut adalah ruang yang dihematnya. LM2596 adalah jawaban untuk rel yang kompak, dan aturan perbandingan ini adalah membiarkan komponen yang lebih baru menguasai buck dengan keterbatasan ruang.

Pilihan 2596 juga mencerminkan ekosistem, karena LM2596 dan modul-modulnya adalah standar di meja kerja, dan komponen serta komunitas di sekitar modul yang dapat diatur sangat luas. Prototipe yang menggunakan modul LM2596 dengan mudah beralih ke LM2596 produksi di papan, dan versi tetap, versi yang dapat diatur, serta kelas HV mencakup seluruh rentang, sehingga desain yang menstandarkan pada LM2596 memiliki pasokan yang luas dan praktis. Pandangan penggantian tetap berlaku karena pinout terstandarisasi di berbagai vendor dan komponen domestik, dan pengadaannya luas karena komponen ini adalah produk klasik di meja kerja. Kisah LM2596 adalah konverter kompak dan ekosistem modul, dan pandangan panduan ini sejalan: frekuensi yang tepat, filter yang kecil, dan keluarga yang luas.

Kapan Memilih LM2576

Pilih LM2576 ketika papan memiliki ruang yang cukup dan desain mengutamakan frekuensi pensakelaran yang lebih rendah, karena rel 52-kilohertz menempatkan deraunya pada pita yang lebih rendah dan lebih toleran terhadap tata letak serta kaki-kaki yang panjang, yang cocok untuk papan dengan kepadatan lebih rendah dan desain retrofit. Pilih juga ketika desain menjalankan beban yang rugi pensakelaran konverter frekuensi rendahnya sedikit lebih kecil, dan ketika induktor yang lebih besar dapat diterima sebagai ganti EMI frekuensi rendah yang diwarisi oleh desain komponen yang lebih lama. Pilih LM2576 untuk papan yang sudah menggunakannya, desain yang matang, dan aplikasi yang derau frekuensi pada pita yang lebih tinggi akan mempersulit penyaringan, karena kompromi komponen yang lebih tua adalah ruang yang dibutuhkannya. LM2576 adalah jawaban untuk rel yang toleran terhadap ruang dan EMI frekuensi rendah, dan aturan perbandingan ini adalah membiarkan komponen asli menguasai buck dengan tata letak yang tenang.

Pilihan 2576 juga mencerminkan warisan keluarga ini, karena LM2576 adalah produk SIMPLE SWITCHER asli yang telah diproduksi dan diservis oleh industri selama beberapa dekade. Lembar datanya sudah matang, APPnotes-nya ekstensif, komunitas mengenal komponen ini, dan komponen beserta modulnya tersedia di mana-mana, sehingga desain yang memilih LM2576 mewarisi pasokan yang dalam dan terdokumentasi dengan baik. Pandangan penggantian tetap berlaku pada pinout dan kemasan yang sama, dan pengadaannya mencakup para vendor serta komponen dalam negeri. LM2576 adalah wajah yang lebih tua dari keluarga ini, dan kisahnya adalah rel yang teruji dan dokumentasi yang mendalam, dan panduan ini memperlakukannya sebagai pilihan yang nyata, bukan sebagai pesaing yang ketinggalan zaman, karena kompromi antara ruang dan derau adalah keputusan teknis yang sah.

Cara Merancang Konverter Buck di Sekitar Komponen-Komponen Ini

Merancang konverter buck di sekitar LM2596 atau LM2576 adalah latihan pemilihan komponen yang sederhana, dan contoh pengerjaan membuat perbedaan antara kedua komponen menjadi konkret. Ambil rel yang umum: input 12 volt, output 5 volt, dan beban 1 amp. Pemilihan pertama adalah dioda, yang harus bertipe pemulihan cepat atau Schottky dengan rating untuk tegangan input ditambah margin dan untuk arus maju rata-rata, karena dioda menghantar selama waktu sakelar mati saat induktor meneruskan arus, dan dioda yang lambat membuang lebih banyak efisiensi serta beroperasi lebih panas. Pemilihan kedua adalah induktor, dan di sinilah kedua komponen berbeda: tabel pemilihan induktor pada lembar data memberikan nilai berdasarkan tegangan input, tegangan output, dan arus, dan untuk rel 12 volt ke 5 volt 1 amp, LM2596 pada 150 kilohertz biasanya memilih induktor kelas 33 mikrohenri dengan rating arus saturasi di atas arus puncak sakelar, sedangkan LM2576 pada 52 kilohertz memilih nilai kelas 100 mikrohenri untuk rel yang sama. Pemilihan ketiga adalah kapasitor output, yang ukurannya ditentukan oleh lembar data berdasarkan riak output dan stabilitas, komponen ESR rendah kelas 220 mikrofarad untuk LM2596 dan kapasitor yang lebih besar kelas 330 mikrofarad untuk LM2576, dengan ESR rendah dan rating arus riak dibaca terhadap beban. Pemilihan keempat adalah kapasitor input, kapasitor elektrolit kelas 100 mikrofarad yang ditempatkan dekat dengan komponen untuk menangani arus input yang beralih. Yang terakhir adalah umpan balik: versi tetap tidak memerlukan pembagi tegangan, dan versi yang dapat disetel mengatur output dengan dua resistor menggunakan referensi keluarga, dan toleransi pembagi bergabung dengan toleransi output.

Contoh pengerjaan juga memperhatikan tata letak, karena arus sakelar konverter buck adalah sumber derau yang dijinakkan atau dilepaskan oleh tata letak. Jaga loop sakelar tetap ketat, kapasitor input, sakelar, dioda, dan induktor, dalam loop terkecil, karena luas loop adalah antena bagi derau yang kemudian tidak dapat sepenuhnya ditangkap oleh filter input dan output. Tempatkan komponen, dioda, dan induktor berdekatan, dan jalur umpan balik menjauh dari node sakelar, sehingga referensi tidak menangkap derau sakelar. Disiplin tata letak adalah pembeda antara konverter yang bekerja di meja kerja dan konverter yang lulus uji EMI, dan disiplin yang sama berlaku pada frekuensi mana pun. LM2596 pada 150 kilohertz membutuhkan tata letak yang lebih ketat dan kapasitor input yang lebih dekat, sedangkan LM2576 pada 52 kilohertz lebih pemaaf, yang merupakan konsekuensi fisik dari frekuensi yang terulang di tingkat papan. Desain yang mengikuti panduan tata letak pada lembar data membangun rel yang telah dibuktikan oleh vendor modul, yang merupakan penyelesaian praktis dari pemilihan komponen.

Tabel contoh pemilihan induktor dan kapasitor

Tabel pemilihan dalam contoh pengerjaan membuat desain menjadi konkret, dan itulah tabel yang sebenarnya digunakan oleh para pembuat modul. Untuk input 12 volt dan output 5 volt 1 amp: LM2596 memilih induktor sekitar 33 mikrohenri, kapasitor output ESR rendah sekitar 220 mikrofarad, dioda Schottky dengan rating sekitar 40 volt dan untuk rata-rata 1 amp, serta kapasitor input sekitar 100 mikrofarad; LM2576 memilih induktor sekitar 100 mikrohenri, kapasitor output sekitar 330 mikrofarad, kelas dioda yang sama, dan kapasitor input yang sama. Nilai-nilai tersebut berasal dari tabel pemilihan pada lembar data, dan perancang membacanya pada titik operasi, bukan dari ingatan, karena tabel memperhitungkan tegangan input, riak, dan stabilitas yang tidak dapat dicakup oleh satu angka tunggal. Arus saturasi induktor adalah pemeriksaan yang dilewatkan oleh tabel: arus puncak sakelar, rata-rata ditambah setengah riak, harus berada di bawah rating saturasi induktor, atau induktor menjadi jenuh, induktansi runtuh, dan konverter kehilangan efisiensi serta regulasi. Arus riak kapasitor adalah pemeriksaan kedua, karena arus sakelar yang melalui kemasan kecil membuatnya terlalu panas, dan rating ESR rendah serta rating arus riak dibaca bersamaan. Tabel mengubah lembar data menjadi desain, dan desain mengubah LM2596 atau LM2576 menjadi rel yang berfungsi.

Efisiensi dan Termal: Perhitungan Contoh untuk LM2596 dan LM2576

Efisiensi dan perilaku termal keluarga konverter penurun tegangan paling baik terlihat dalam perhitungan contoh, dan angka-angkanya adalah wajah jujur dari perbandingan ini. Ambil rel 12 volt ke 5 volt, 1 amp: daya keluarannya adalah 5 watt, dan pada efisiensi khas keluarga sekitar 80 persen, daya masukan adalah daya keluaran dibagi efisiensi, sekitar 6,25 watt, sehingga konverter menghilangkan selisihnya, sekitar 1,25 watt, yang tersebar di sakelar, dioda, dan induktor. Bandingkan dengan regulator linier pada rel yang sama, yang menghilangkan selisih masukan-dikurangi-keluaran dikali arus, sekitar 7 watt, dan 1,25 watt dari konverter penurun tegangan itulah alasan regulator pensaklaran ada: panasnya hanya sebagian kecil dari panas regulator linier, dan papan tidak memerlukan sirip pendingin yang besar. Suhu sambungan sakelar konverter penurun tegangan mengikuti daya yang hilang dan kemasannya: TO-220 dengan resistansi termal udara bebas di kelas 50 derajat per watt menjalankan sambungan pada sekitar 25 derajat suhu ruang ditambah 1,25 kali 50, sekitar 87 derajat, masih di dalam rating 125 derajatnya tetapi hangat, dan sirip pendingin atau tembaga papan menurunkannya hingga sekitar 40 derajat yang sejuk. Perhitungannya sama untuk kedua komponen, dan perbedaan di antara keduanya terletak pada detail rugi peralihan, bukan pada angka utamanya.

Frekuensi pensaklaran menambahkan suku kecilnya sendiri pada aspek termal, dan angka perhitungannya menunjukkan mengapa frekuensi itu jarang menentukan pilihan. LM2596 pada 150 kilohertz berpindah tiga kali lebih sering daripada LM2576 pada 52 kilohertz, dan setiap peralihan membakar rugi peralihan kecil di sakelar dan dioda, sehingga komponen berfrekuensi lebih tinggi membawa sedikit lebih banyak rugi peralihan pada rel yang sama, dan kurva efisiensi pada beban ringan dapat menunjukkan perbedaannya. Besarannya pada titik operasi normal paling banyak hanya beberapa poin, dan kurva efisiensi pada lembar data menyatakan nilai aktual pada setiap masukan dan keluaran, sehingga perancang membaca kurva pada titik operasi alih-alih membandingkan kedua komponen hanya dengan satu angka. Perhitungan contoh termal ini karena itu berakhir di tempat pemilihan dimulai: frekuensi menentukan induktor, filter, dan tata letak, efisiensi dan panas mengikuti kurva dan kemasan, dan rel yang muat di papan dengan kemampuan termal kemasan dapat dilayani oleh salah satu komponen dengan angka yang ditunjukkan lembar data. Perhitungan contoh adalah angka di balik "kelas 80 persen" yang dikutip teks katalog, dan itulah angka yang digunakan desain termal.

Mengukur Riak dan Derau Keluaran di Bangku Kerja

Mengukur riak keluaran dan derau pensaklaran dari LM2596 atau LM2576 adalah prosedur di bangku kerja yang mengonfirmasi desain filter, dan pengaturan pengukuran yang benar adalah setengah dari keberhasilan. Gunakan osiloskop dengan probe 10x dan kabel ground yang pendek, atau pegas ground pada probe, lalu ukur langsung pada kedua terminal kapasitor keluaran, karena kabel ground yang panjang menangkap derau loop yang keliru terbaca oleh pengukuran sebagai spesifikasi. Atur osiloskop pada kopling AC dan terapkan batas lebar pita 20-megahertz, yang menolak derau pita lebar dan memperlihatkan riak pensaklaran yang ditentukan dalam datasheet. Pembacaan menunjukkan riak pada frekuensi pensaklaran, riak 150-kilohertz untuk LM2596 dan 52-kilohertz untuk LM2576, dengan amplitudo dalam puluhan milivolt untuk filter berukuran tepat, dan lonjakan pada tepi pensaklaran adalah derau cepat yang dihilangkan oleh batas lebar pita. Pengukuran ini adalah konfirmasi bahwa nilai-nilai induktor dan kapasitor pada tabel telah ditentukan dengan benar, dan angka inilah yang dicatat dalam desain di samping hasil uji beban.

Pengukuran ini juga membaca transien beban, yaitu gangguan sesaat yang harus ditahan oleh filter. Terapkan transien beban sebesar 20 hingga 80 persen dari nilai pengenalnya dengan beban elektronik, lalu amati keluaran pada osiloskop, penurunan tegangan pada saat transien, pemulihan, dan dering, lalu bandingkan hasilnya dengan respons transien pada datasheet. Kapasitor keluaran yang lebih besar dan ESR yang lebih rendah memperketat respons, sedangkan tata letak dengan loop yang panjang memperlonggarnya, sehingga pembacaan transien beban menjadi penghubung antara filter dan tata letak. Pengukuran yang sama dilakukan pada versi tetap dan versi yang dapat disetel, dan tata letak pembagi umpan balik terlihat dalam derau yang ditangkap pin penyetel, yang diatasi oleh kapasitor bypass pada pin penyetel tersebut. Pengukuran riak dan transien beban adalah separuh dari proses desain filter yang berlangsung di bangku kerja, dan konverter yang terbaca bersih pada osiloskop adalah konverter yang nilai datasheet-nya telah terkonfirmasi di papan sirkuit, yang merupakan penyelesaian proses desain yang berawal dari tabel seleksi.

Memecahkan Masalah Konverter Buck

Masalah konverter buck yang muncul pada papan baru cenderung konsisten, dan pemecahan masalahnya berjalan pada daftar pemeriksaan yang pendek. Jika keluaran tidak meregulasi, periksa tegangan input terhadap tegangan minimum komponen dan dropout-nya, periksa kabel pembagi umpan balik pada versi yang dapat disetel, dan periksa pin enable yang hilang atau salah penempatannya, karena komponen tetap tanpa enable hanya memerlukan input, sedangkan komponen yang dapat disetel memerlukan pembagi untuk bekerja.

Jika keluaran berosilasi atau papan berdengung, tersangka yang biasa adalah induktor yang mencapai saturasi, ESR kapasitor keluaran di luar rentang datasheet, atau loop tata letak yang dieksitasi oleh arus switching, dan perbaikannya adalah induktor yang lebih besar dengan rating saturasi yang lebih tinggi, kapasitor yang benar, dan loop yang ketat.

Jika komponen menjadi terlalu panas, periksa dioda; penyearah yang lambat menambah rugi pemulihan, periksa resistansi AC induktor, dan periksa tembaga papan di bawah komponen, karena jalur termal adalah bagian dari rating.

Jika keluaran mendengung pada frekuensi kapasitor keramik, perbaikannya adalah tata letak dan nilai kapasitor yang direkomendasikan datasheet, dan dengungan itu berasal dari keramik piezoelektrik atau inti induktor yang bernyanyi pada frekuensi switching.

Daftar pemecahan masalah ini adalah penutup praktis dari desain, dan ini adalah daftar periksa yang dipertahankan desainer untuk papan pertama dari setiap rel buck.

Versi Modul yang Dapat Diatur dan Desainnya

Modul yang dapat diatur adalah tempat sebagian besar insinyur pertama kali mengenal LM2596 dan LM2576, dan memahami desain modul menjelaskan dunia praktis komponen ini. Modul buck yang ada di mana-mana ini dibangun di sekitar versi yang dapat diatur, dengan trimmer atau pembagi resistor tetap yang mengatur tegangan keluaran, potensiometer di papan sebagai knopnya, kapasitor input, kapasitor output, induktor, dioda, dan sering kali LED status; seluruh rakitan ini adalah aplikasi yang dapat diatur dalam datasheet yang diwujudkan secara fisik. Trimmer pada modul mengatur tegangan keluaran melalui pembagi referensi, dan rangkaian yang sama dengan trimmer yang diganti resistor tetap menjadi rel tegangan produksi, itulah sebabnya desain modul dapat diterapkan langsung pada desain papan. Modul juga memperlihatkan komponen yang dibutuhkan setiap desain: induktor yang dipilih sesuai frekuensi, dioda, dan kapasitor, dan desainer yang mampu membaca modul juga mampu membaca papan. Modul adalah pengenalan terhadap komponen ini, dan datasheet adalah pelengkapnya, itulah jalur yang diikuti oleh contoh pengerjaan dalam panduan ini.

Versi modul ini juga membawa pilihan-pilihan desain yang diwarisi oleh setiap rancangan. Trimmer menambahkan toleransi pada tegangan keluaran, sehingga tegangan nominal modul hanya seakurat trimmer dan referensinya, dan desain produksi mengganti trimmer dengan resistor tetap presisi. Tata letak modul adalah lintasan arus ringkas yang direkomendasikan datasheet, itulah sebabnya modul berkinerja sebaik itu untuk ukurannya, dan papan yang meniru tata letak modul mewarisi perilakunya. LED status dan trimmer menarik arus kecilnya dari rel tegangan, dan akurasi yang dilaporkan modul mengabaikan keduanya. Desain modul adalah templat praktis, dan tabel pengerjaan serta catatan tata letak dalam panduan ini adalah analisis di balik templat tersebut, sehingga desainer yang memulai dari modul lalu beralih ke papan produksi membaca rangkaian yang sama di kedua tempat. Modul adalah wujud LM2596 dan LM2576 di meja kerja, dan desain yang dijelaskan panduan ini adalah wujud yang sama ketika digambar pada papan.

LM2596 vs LM2576: Ekuivalen dan Penggantinya

Sudut pandang penggantian dalam perbandingan LM2596 vs LM2576 adalah sourcing yang dibuka oleh kedua pilihan, dan sudut pandang ini sama untuk kedua komponen. Keduanya berada dalam keluarga buck yang pinout-nya direproduksi oleh para vendor dan produsen dalam negeri, dan varian fixed, adjustable, serta HV mencakup seluruh rentang, sehingga desain yang memilih salah satunya memiliki pasokan pin-compatible yang dalam. Kualifikasi penggantian mengikuti disiplin yang sama seperti substitusi lainnya: pastikan paket dan pinout, TO-220 atau TO-263, pastikan frekuensinya adalah milik komponen itu sendiri, karena LM2596 dan LM2576 tidak dapat dipertukarkan pada pinout yang sama tanpa mengubah induktor dan filter, pastikan input dan output, lalu uji penggantinya di papan pada seluruh rentang beban dan suhu. Penggantian bersifat pin-compatible dalam keluarga yang sama, dan perbedaan frekuensi berarti perancang yang menukar 2576 dengan 2596, atau sebaliknya, memeriksa ulang induktor dan filter daripada mengasumsikan nilai lama tetap berlaku.

Perbandingan ini juga menyebut saudara-saudara yang mengelilingi kedua komponen, karena LM2596 dan LM2576 termasuk dalam keluarga yang memiliki lebih banyak anggota. LM2676 dan LM2673 serta komponen SIMPLE SWITCHER terkait, konverter sinkron yang lebih baru, dan regulator buck pin-compatible dalam negeri semuanya menjalankan peran step-down yang sama pada frekuensi yang sama maupun berbeda, dan pemilihan antara 2596 dan 2576 hanyalah satu pasangan dalam keluarga yang lebih luas. Perancang yang membaca perbandingan LM2596 vs LM2576 dengan cara ini memilih berdasarkan frekuensi, ruang, dan anggaran EMI, mengamankan komponen yang dipilih melalui pasokan keluarga yang luas, dan memeriksa ulang filter setiap kali frekuensi berubah, dan disiplin itulah jawaban kerja yang diterima baik oleh skematik maupun papan.