24V直流供电系统在工业和农业领域非常普遍，但使用了许多电子设备MCU只能使用3个装置.3V或是5V小电流供应。这里有很多供电方法可供选择，比如78xx三端稳压器和LDO等等，这两种方法简单但效率低下，前者甚至需要散热器。开关降压转换器通常用于获得更高的电压转换效率。
在MCU在供电应用中，负载电流非常小，转换器的开关损耗在总转换损耗中比开关的导通损耗起着更重要的作用，但它是不可避免的。降低开关工作频率已成为主要选择。然而，由于应以紧急模式工作，高输出电压纹波是不可避免的结果。
RT6200GE功能框图
RT6200GE低电流，非同步Buck架构降压转换器支持输入电压范围从4.5V至36V，最大输出电流为0.6A，其工作频率为1.2MHz，使用SOT-23-6小包装。由于工作频率高，可以使用相对较小的电感和输出电容，输出纹波也会相对较小。
在轻负载操作时，RT6200GE在电流不连续模式下工作MOSFET偶尔跳过一些脉冲，以确保输出电压稳定。IC内部嵌入了一个下桥MOSFET适时给自举电容充电。由于负载电流不大，外部肖特基二极管可以选用电流较小的型号，同样是因为电流不大，二极管的正向压降会比较小，而开关速度也会很快，这使得在整个输入电压和输出电压范围内都能取得很高的转换效率。
本设计为24V在输入电压下获得稳定的3.3V完整的输出电压电路。RT6200GE转换器采用内部补偿电路，带宽可通过调整反馈电路的电阻R1.调整。在使用10μF对于典型应用的补偿电路增益(400kΩ/R1)通常设定为12dB，由此产生的带宽约为70kHz。转换器带宽在使用较小的输出电容时会增加。为保持最大相位裕量，R应增加1的值。为了防止设计对噪音过于敏感，转换器的带宽必须稍微降低到55kHz，相位裕度为58°。
电路原理图
上电时，一个24V电源（4.5V < VIN < 36V）施加在VIN and GND之间，EN通过内部电路将逻辑高电平拉到操作端。可驱动EN为高电平(>2.5V)低电平启动或驱动(<0.4V)关闭操作。电路中的JP二是三脚插头，EN引脚作为使能。输出电压VOUT可通过设置R1、R2来实现：
Vout = 0.8×( 1 R1/R2 )
本设计元件的参数为0.5A在这种情况下，转换器工作在1.2MHz在电流连续模式下。
芯齐齐BOM根据分析工具，本设计中的电感选择为15μH/2.7A/±20%, DCR=50mΩ，尺寸大小是8mm x 8mm x 4mm，减少输出纹波。输出电容对输出纹波的性能有决定性的影响VOUT电容器(C4)选择22μF, 16V X5R陶瓷电容。
标号 |
用量 |
PN |
性能 |
封装 |
供货商 |
U1 |
1 |
RT6200GE |
DC-DC转换器 |
SOT-23-6 |
RICHTEK |
C2 |
1 |
C3216X5R1H106K160AB |
10μF/±10%/50V/X5R陶瓷电容 |
1206 |
TDK |
C4 |
1 |
GRM32ER61C226KE20# |
22μF,F/±10%/16V/X5R陶瓷电容 |
1210 |
Murata |
C8 |
1 |
GRM32MR71H103KA01# |
10nF/±10%/50V/X7R陶瓷电容r |
0603 |
Murata |
L1 |
1 |
NR8040T150M |
15μH/2.7A/±20%, DCR=50mΩ,电感 |
8x8x4 |
TAIYO YUDEN |
R1 |
1 |
91kΩ/±1%,电阻 |
0603 |
||
R2 |
1 |
17.4kΩ/±1%, 电阻 |
0603 |
||
CP1 |
1 |
Short |
|||
D1 |
1 |
B340A |
40V/3A肖特基二极管 |
Diodes |
|
JP2 |
1 |
3-Pin Header |
|||
C1, C3, C5, C6, C7, C9, C10, R4, R5, D2 |
0 |
Not Installed |
0603 |
||
TP |
3 |
BST, SW, EN |
Test Pin |
||
GP |
6 |
VIN, GND, VOUT, GND, GND, GND |
Golden Pin |
应用布线时，所有功率元件被放置在左上角，RT6200GE下面还有几个过孔将大电流引导至地线层。反馈引脚对噪声比较敏感，所以R1/R2被放置在靠近IC引脚的地方，为的是远离噪声信号。这个布局占用的面积是9mm x 9mm。
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