开关电源波形LM2596
01 震荡波形
一、前言
刚刚制作的一个开关稳压电源。 它将输入的高压转换成 5V输出。 下面观察一下开关输出电压波形。 确定一下震荡频率。 这是单面铺设的电路板， 使用探针观察输出电压波形。 可以看到它呈现开关和自由震荡波形， 根据震荡波形周期， 可以确定震荡频率为 166kHz 左右。
▲ 图1.1.1 电路原理图
AD\Test\2024\June\DC20V_5V.SchDoc
▲ 图1.1.2 测试PCB电路图
▲ 图1.1.3 震荡波形
观察的信号波形， 位于 LM2596的输出端口， 当电路处于稳态时， 电感左边的电压平均值应该等于右边的电压， 等于5V。 所以， 这个震荡波形的平均值为 5V。 它分为三个阶段， 第一个阶段输出为 12V， 第二个阶段， LM2596关断， 此时， 第二管脚是 二极管在续流阶段， 它等于负的二极管导通电压。 当续流结束之后， 电感左边便处于悬空阶段， 此时电感在分散电容和电感的作用下， 呈现自由震荡波形。 平均值距离波形峰值为 7V， 距离低电平大约5V， 稳态下， 电感左边的平均值为5V， 所以导通时间和截止时间之比大约为 5比7。
给输出增加一个电阻负载， 查看输出波形的变化。 增加负载之后， 可以看到LM2596的导通时间增加， 没有负载时， 对应的导通时间小， 这是输出负载为 200欧姆时， 对应的波形。 将负载阻值降低到100欧姆， 降低到 50欧姆， 降低到 20欧姆， 此时， 电感中的电流变呈现连续。 如果负载小， 电感中的电流断续。
※ 总 结 ※
本文记录了开关电源 LM2596的输出电压波形， 在负载小的时候， 输出波形呈现三个阶段， 分别是输出导通， 输出截止以及高阻自由震荡阶段。 当负载电阻变小， 输出导通时间增加， 知道电感中的电流连续。 LM2596的震荡频率为 160kHz， 震荡频率不随着负载变化而变化。
● 相关图表链接:
图1.1.1 电路原理图
图1.1.2 测试PCB电路图
图1.1.3 震荡波形
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原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zhuoqingjoking97298/article/details/140053049
LM2596输出波形
卓晴 TsinghuaJoking 2024年06月29日 10:12 北京
一、前言
昨天测量了LM2596 开关 电源的震荡波形。在负载轻的情况下，电感中电流是断续的。LM2596导通时间T1 会随着负载电流的增加而上升，下面根据电路图中的参数，通过理论分析，计算一下这个T1的大小，看是是否 与实际测量结果相同。
二、推导过程
首先，推导一下电流相关的方程。此时，假设LM2596输入电压为 12V，输出稳压5V。在导通期间，电感上的电流增加，在截止期间，二极管续流，电感中的电流降低到 0。此时，导通和截止时间分别为 T1 、 T2。电感正向充电电压为 7V，续流反向电压 5V。电流增加和降低的斜率等于电压除以电感量。根据电流增加和降低幅度相同，由此可以得到 T1、T2 的比值为 5:7。 电流峰值等于上升斜率乘以时间，假设震荡周期为 T，这样，流过电感中的平均电流便可以计算出来，这个电流等于负载电流。 这样，我们变得到了两个方程。
测试电路中，电源的负载只有一个发光二极管，假设LED的电压降为 1.7V，限流电阻已知，这样便可以得到负载电流的表达式。
下面将搜得到的公式整理一下，这是分别得到的电源负载电流的方程，再根据T1、T2 之间的比值，以及电路参数。对方程进行合并， 计算，便可以得到 T1 的大小。根据电感，和周期的测量值，可以得到T1的数值，经过计算，得到 T1 等于 0.11 微秒。可是，实际测量T1的时间大约为 4 微秒，经过检查，发现 是平均电流公式计算错误，考虑到是成电流上升和下降，是个三角波形，所以平均电流还要乘以 二分之一。 这样，计算出的T1应该为 0.22微秒。这就与实际测量数值更加接近了。
※ 总 结 ※
本文对于 LM2596震荡波形中的导通时间 长度进行了推导，计算的数值与实际测量的时间相近。但还是比实际导通时间短。考虑到续流二极管造成续流期间，电感左侧为 0.7V，这就使得电感电流反相电压超过 5V，这会使得正向导通时间增加。此外，实际电感还存在这等效串联电阻，电阻的存在，会使得电流增加速度降低，从而也会增加正向导通时间。考虑到这些原因，便可以进一步修正波形中 导通时间 T1的长度，使其与实际测量数值更加接近。
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