TI LM2596芯片的M3控制板5V电源设计方案

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：