Regulador LM2596LM2596

Guia Técnica LM2596: Regulador Buck de 3A com Topologia Simple Switcher

O LM2596 não é apenas um regulador; é uma declaração de intenções do final dos anos 90 que se recusa a morrer. Estamos diante de um conversor DC-DC step-down (buck) não síncrono que integra o transistor de potência no silício, projetado para quem valoriza a simplicidade em detrimento da eficiência extrema dos conversores modernos de 1 MHz. Sua frequência de comutação fixa de 150 kHz permite o uso de componentes de filtragem menores que os reguladores de baixa frequência, embora hoje pareça uma cifra conservadora frente às novas opções da BySMax.

⚠️ Limites de Sobrevivência Ignorar estes valores é assinar a sentença de morte do seu PCB:

• Tensão de entrada máxima ($V_{IN}$): 45 V (Absoluto) / 40 V (Operativo).
• Tensão no pino ON/OFF: 25 V.
• Limite de corrente (pico): 6.9 A (Típico a $V_{IN} = 12 V$, mas não se confie).
• Temperatura de junção máxima ($T_{J}$): 150 °C.

Pinout e Referência Física

Disponível em encapsulamentos TO-220 (para quem ainda acredita em dissipadores massivos) e TO-263 (para soldagem de superfície com um bom plano de cobre).

No.	Pino	I/O	Descrição Técnica
1	$V_{IN}$	I	Entrada de alimentação. Requer bypass de baixa ESR obrigatório.
2	Output	O	Nó de comutação interno. Ciclo de trabalho $D = V_{OUT}/V_{IN}$.
3	Ground	-	Terra do circuito.
4	Feedback	I	Entrada do laço de controle. Sensoriamento da tensão de saída.
5	ON/OFF	I	Lógica de desligamento. < 1.3 V liga; > 1.3 V desliga (80 µA standby).

Especificações de Laboratório

Parâmetro	Faixa Típica	Unidade	Notas
Frequência de Oscilação	150 (±15%)	kHz	Fixa internamente.
Tensão de Referência ($V_{REF}$)	1.23 (±2%)	V	Para a versão ajustável.
Eficiência (5V Out)	80	%	Com $V_{IN} = 12 V$ e $I_{LOAD} = 3 A$.
Corrente de Standby	80	µA	Típico quando o pino 5 está em nível alto.

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Engenharia Aplicada

1. Configuração de Tensão Fixa e Filtragem de Saída

[INSERTAR IMAGEN: Figure 9-10. Fixed Output Voltage Version]

Este é o design padrão. A "catástrofe" que o capacitor de entrada ($C_{IN}$) de 680 µF evita é o colapso da tensão de entrada devido aos transientes de corrente. Se o ESR do capacitor de saída ($C_{OUT}$) for muito baixo (como em certos cerâmicos), o laço de realimentação torna-se instável e o regulador oscilará como se não houvesse amanhã.

2. Partida Retardada (Soft-start Primitivo)

O LM2596 não possui um pino de soft-start dedicado. Este circuito utiliza a constante de tempo $R/C$ no pino ON/OFF para evitar que o regulador tente entregar toda a corrente de uma vez enquanto a fonte de entrada ainda está se estabilizando. Útil para fontes de alimentação "fracas" que desarmam perante picos de corrente de partida.

3. Regulador Inversor com Bloqueio por Subtensão

Esta é uma joia da engenharia aplicada. Ao "flutuar" o pino de terra do IC para a saída negativa, o regulador enxerga a soma de $|V_{IN}| + |V_{OUT}|$. O circuito com $Z1$ e $Q1$ adiciona histerese: o sistema não arranca até que $V_{IN}$ atinja um nível seguro, evitando que o regulador fique em um estado de condução linear ineficiente ou comutação errática na partida.

4. Filtragem de Ripple Pós-Regulação

Mesmo com 150 kHz, o ripple (rizado) pode ser inaceitável para estágios analógicos sensíveis. O uso de um filtro LC externo ($L_{2} \approx 20 \mu H$) fora do laço de realimentação pode reduzir o ripple de saída para menos de 10 mV sem comprometer a estabilidade do sistema.

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Critério de Seleção BySMax

O LM2596 segue em nosso inventário porque é um "tanque". Embora existam opções mais eficientes e compactas (como o LMR51430), o LM2596 perdoa erros de layout que destruiriam componentes mais modernos, e sua facilidade de implementação com apenas quatro componentes externos o torna imbatível para prototipagem rápida de grau industrial.