LM2575

Họ LM2575 là loại IC nguồn Switching rất thông dụng trên Thị trường và có khả năng hoạt động được với điện áp vào lên tới 40V đối với các loại thông thường hoặc tới 57V đối với loại LM7525HV (đuôi ‘HV’ kèm theo có nghĩa là High Voltage tức là điện áp cao).

Đặc biệt, họ LM2575 có các loại dưới đây:
LM2575 – 3.3 là loại IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 3,3V;
Tần số Chuyển mạch: 52 kHz
LM2575 – 5.0 là IC Ổn áp Switching cho điện áp ra đúng bằng 5V;
Tương tự, LM2575 – 12 và LM2575 – 15 là loại Ổn áp Switching cho ra điện áp tương ứng là 12V và 15V.
Riêng đối với loại LM2575 – Adj là loại Ổn áp Switching cho phép điều chỉnh được điện áp ra từ 1,25V đến 33V tuỳ theo yêu cầu.
Cường độ dòng điện cung cấp tối đa cho tải là 1A.
Họ IC LM2575 có 5 chân với các chức năng tương ứng dưới đây:
Chân 1: Điện áp vào;
Chân 2: Điện áp ra;
Chân 3: Cực âm chung cho cả điện áp ra và điện áp vào;
Chân 4: Hồi tiếp điện áp để hiệu chỉnh điện áp ra;
Chân 5: Cho phép cắt hoặc hoặc mở nguồn (nếu nối về cực âm thì nguồn được mở liên tục cho tải. Nếu để hở mạch hoặc nối lên dương thì nguồn cấp cho tải sẽ bị cắt tức là không có điện áp ra).
Mạch dưới đây mô tả cấu trúc bên trong và nguyên lý mạch điện bên ngoài của họ IC LM2575.
Theo sơ đồ nguyên lý trên cho thấy rằng, với cấu trúc bên trong của IC LM2575 đã có sẵn một mạch phân áp hồi tiếp để so sánh và điều chỉnh điện áp ra sao cho nếu R1 được giữ cố định và thay đổi giá trị của R2 thì điện áp ra của LM2575 sẽ thay đổi theo Bảng tham sô bên cạnh.
Theo đó, để chế tạo LM2575 – 3,3 (tức là Ổn áp 3,3 V) thì R2 = 1,7 kΩ;
  LM2575 – 5 (tức là Ổn áp 5V) thì R2 = 3,1 kΩ;
…..
Nếu R2 = 0 và R1 để hở mạch thì LM2575 sẽ trở thành loại có thể cho phép điều chỉnh được bằng mạch phân áp hồi tiếp ở bên ngoài.
Điều đó có nghĩa rằng với các IC LM2575 – 3,3 hoặc LM2575 – 12… thì bản thân các IC này cho ra các điện áp ra cô định là vì bên trong nó đã chứa sẵn mạch phân áp hồi tiếp để cố định điện áp ra nên nếu phối hợp thêm một mạch phân áp hồi tiếp bên ngoài nữa để điều chỉnh sẽ không hiệu quả(không đảm bảo độ ổn định) của điện áp ra.

§        Mạch nguồn đơn cực – dương với điện áp ra cố định
Mạch nguồn đơn giản nhất được mô tả như dưới đây:
Trong đó, D1 là diode Xung (sử dụng loại diode Xung chịu được 1A đến 3A và điện áp xung có thể lên tới trên 100V được bán rất phổ biến trên Thị trường hiện nay) dùng để triệt Xung ngược do Cuộn cảm L1 sinh ra, Cuộn cảm L1 được sử dụng để chặn xung sao cho điện áp ra trên tải và tụ lọc nguồn C2­ không vượt quá mức danh định.
Chú ý: Như trên đã trình bày, đối với các loại LM2575 được xác định điện áp ra theo giá trị kèm theo như LM2575 – 5 (Ổn áp 5V) hoặc LM2575 – 12 (Ổn áp 12V) đã được chế tạo sẵn mạch phân áp hồi tiếp R1R2 bên trong IC nên khi phản hồi điện áp ra trở về để so sánh và điều chỉnh thì chỉ cần nối thẳng lối ra trên tải (Output) với Chân số 4 (Feedback – hồi tiếp) mà không cần sử dụng thêm mạch phân áp hồi tiếp ở bên ngoài.


Hình bên đây mô tả giản đồ biến đổi Năng lượng của sự Chuyển mạch Dòng điện (Điều chế Độ rộng Xung đối với Cường độ Dòng điện) phụ thuộc giữa Điện áp vào và Điện áp ra sao cho nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng bé hoặc Điện áp vào càng lớn thì Xung tạo ra có độ rộng càng ngắn. Ngược lại, nếu Cường độ Dòng điện mà Tải yêu cầu càng lớn hoặc do Điện áp vào càng nhỏ thì Xung tạo ra càng cần phải có độ rộng càng lớn.
          Khi đó, nếu Độ rộng Xung của Nguồn Chuyển mạch thay đổi thì Giá trị Điện áp ra sẽ được xác định bởi Giá trị Trung bình của Độ rộng Xung Chuyển mạch được thay đổi sao cho Độ rộng Xung càng lớn thì điện áp ra trung bình cũng sẽ càng lớn.

§        Mạch nguồn đơn cực dương - Điện áp ra điều chỉnh được
Để thay đổi được điện áp ra theo yêu cầu thì phải sử dụng LM2575 – Adj và thay vì đưa điện áp phản hồi từ lối ra trên tải trực tiếp về cho Chân 4 (Feedback) thì phải sử dụng mạch phân áp phản hồi ở bên ngoài vì LM2575 – Adj không có mạch phân áp phản hồi bên trong giống như LM2575 – 5.0 hoặc LM2575 – 12… nhờ vậy có thể thay đổi một cách linh hoạt các giá trị của R1­ và R2 để thay đổi được điện áp ra theo yêu cầu.
Điện áp ra ược xác định theo hệ thức dưới đây:
Trong đó, VREF = 1,23V
Chú ý: Cần phải xác định sao cho tổng trở của R = R1 + R2 càng lớn càng tốt vì nếu R càng lớn thì tiêu hao nguồn càng ít để đảm bảo hiệu suất nguồn càng cao.
Tuy nhiên, trên thực tế nếu R quá lớn sẽ dẫn đến khả năng so sánh và hiệu chỉnh nguồn bị nhiễu lọan nên theo thực nghiệm R được xác định tối ưu nhất trong khoảng dưới đây:
3 kΩ < R1 + R2 < 5 kΩ
Để có thể thay đổi được linh hoạt điện áp ra hơn nữa, có thể sử dụng một biến trở để điều chỉnh được điện áp ra thay cho điện trở cố định R1 hoặc R2.
Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh