24V直流供電系統(tǒng)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域非常普遍，但許多電子設(shè)備使用的MCU器件只能采用3.3V或是5V的小電流供應(yīng)。這里可供選擇的供電方法不少，例如采用78xx三端穩(wěn)壓器和LDO等，這兩種方法簡(jiǎn)單卻效率不高，前者甚至需要散熱片。為了獲得較高的電壓轉(zhuǎn)換效率，通常會(huì)使用開(kāi)關(guān)型降壓轉(zhuǎn)換器。

Buck架構(gòu)降壓轉(zhuǎn)換器

在MCU供電應(yīng)用中，負(fù)載電流很小，轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)損耗在總的轉(zhuǎn)換損耗中要比開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通損耗扮演更重要的角色，可它又是必然的存在，降低開(kāi)關(guān)工作頻率成為主要的選擇。但由于要以突發(fā)模式工作的緣故，由此導(dǎo)致的較高輸出電壓紋波是必然的結(jié)果。

RT6200GE功能框圖

RT6200GE是一款低電流、非同步Buck架構(gòu)降壓轉(zhuǎn)換器，支持輸入電壓范圍從4.5V至36V，最大輸出電流至0.6A，其工作頻率為1.2MHz，使用SOT-23-6的小型封裝。由于工作頻率較高，使用相對(duì)較小的電感和輸出電容成為可能，輸出紋波也會(huì)比較小。

在輕負(fù)載操作時(shí)，RT6200GE工作在電流不連續(xù)模式，其上橋MOSFET將根據(jù)需要偶爾跳過(guò)一些脈沖以保證輸出電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。IC內(nèi)部嵌入了一個(gè)下橋MOSFET用于適時(shí)地為自舉電容充電。由于負(fù)載電流不大，外部肖特基二極管可以選用電流較小的型號(hào)，同樣是因?yàn)殡娏鞑淮螅O管的正向壓降會(huì)比較小，而開(kāi)關(guān)速度也會(huì)很快，這使得在整個(gè)輸入電壓和輸出電壓范圍內(nèi)都能取得很高的轉(zhuǎn)換效率。

24V輸入的3.3V輸出電路

本設(shè)計(jì)是一個(gè)在24V輸入電壓下獲得穩(wěn)定的3.3V輸出電壓的完整電路。RT6200GE轉(zhuǎn)換器采用內(nèi)部補(bǔ)償電路，帶寬可以通過(guò)調(diào)整反饋電路的電阻R1來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在使用10μF輸出電容的情況下，針對(duì)典型應(yīng)用的補(bǔ)償電路增益(400kΩ/R1)通常被設(shè)定為12dB，由此導(dǎo)致的帶寬約為70kHz。當(dāng)使用較小的輸出電容時(shí)，轉(zhuǎn)換器帶寬將會(huì)增加。為了保持最大的相位裕量，R1的值就應(yīng)該增大。為了讓設(shè)計(jì)不至于對(duì)噪聲太敏感，轉(zhuǎn)換器的帶寬不得不被輕微下調(diào)至55kHz，而其相位裕量為58°。

電路原理圖

上電時(shí)，將一個(gè)24V電源（4.5V < VIN < 36V）施加在VIN and GND之間，EN 端已經(jīng)通過(guò)內(nèi)部電路上拉到邏輯高電平使能操作。可驅(qū)動(dòng)EN為高電平(>2.5V)以啟動(dòng)運(yùn)作，或者驅(qū)動(dòng)為低電平(<0.4V)以關(guān)閉運(yùn)行。電路中的JP2為三腳插頭，EN引腳用作使能。輸出電壓VOUT可通過(guò)設(shè)置R1、R2來(lái)實(shí)現(xiàn)：

Vout = 0.8 × ( 1 + R1/R2 )

芯齊齊BOM分析

本設(shè)計(jì)元件參數(shù)是按照輸出電流能力為0.5A所做的選擇，在此條件下，轉(zhuǎn)換器工作在1.2MHz的電流連續(xù)模式下。

芯齊齊BOM分析工具顯示，此設(shè)計(jì)中的電感選用15μH/2.7A/±20%, DCR=50mΩ，尺寸大小是8mm x 8mm x 4mm，以減小輸出紋波。輸出電容對(duì)輸出紋波的表現(xiàn)有決定性的影響，電路中的VOUT電容器(C4)選擇22μF, 16V X5R陶瓷電容。

基于RT6200GE的24V輸入的3.3V輸出電路BOM表

應(yīng)用布線時(shí)，所有功率元件被放置在左上角，RT6200GE下面還有幾個(gè)過(guò)孔將大電流引導(dǎo)至地線層。反饋引腳對(duì)噪聲比較敏感，所以R1/R2被放置在靠近IC引腳的地方，為的是遠(yuǎn)離噪聲信號(hào)。這個(gè)布局占用的面積是9mm x 9mm。

審核編輯：彭菁