一种基于LM2596的不间断直流电源的设计方案

引言

该设计方案的指标要求：

蓄电池为4.2 V，负载为5 V.为此利用开关电压调节器LM2596 进行DC-DC 变换，具有驱动能力强，线性较好的特点。该不间断直流电源的主要特点如下：主电源正常时，除可以给设备供电外，还可以以不同模式给蓄电池充电，当电压大于 4.2 V时，切断恒流充电电路，接通恒压充电电路;当电压低于4.2 V时，保持恒流充电;恒压充电由W117 和运放LM324 构成，具有输出稳定，波纹小等特点。恒流充电由大功率场管IRF640 和运放LM324组成，具有输出电流精度高，纹波小，输出电流受负载影响小等特点;若主电源断电，则自动将蓄电池切入，保持电源不间断。

系统设计方案

1、系统总体框图

根据系统设计要求，该不间断直流电源具有：在无交流电源时，不间断给设备供电;交流电源正常时，有恒压充电和恒流充电两种模式;综合设计要求，形成系统框图如图1所示。

2、DC-DC变换器方案的选择

采用开关电压调节器LM2596，能够输出3 A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，可固定输出3.3 V，5 V，12 V 三种电压，也可实现在1.2~37 V之间的可调输出。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150 kHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更简化了LM2596 的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内。可以用仅80 μA 的待机电流，实现外部断电;具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)。

DC-DC变换器电路如图2所示。

3、恒压充电电路设计

恒压充电电路如图3所示，电路由运放LM324和三端稳压器W117构成。LM324连接成电压跟随器，其输出电压U1 = U- = U+ = UX，可见输出电压可通过调节电阻R2 中间抽头来改变。由于运放的存在，使输出电压的调整非常平稳。

4、压控恒流充电电路设计

电路原理如图4所示。该恒流源电路由运放LM324、场效应管IRF640、采样电阻R3、负载电阻RL 等组成。