关于同步Buck转换器 RTQ2104-QA的分析和应用

RTQ2104-QA 是通过了 AEC-Q100 Grade 1 认证的峰值电流模式同步 Buck 转换器，工作电压范围为 3V-36V，可耐受抛负载效应造成的 42V电压冲击，输出电压范围为 0.8V-VIN，负载能力为 3A，以 2.1MHz 频率工作并支持展频工作模式以提高工作中的电磁兼容效能，具有低达 60ns 的最短导通时间，可在高压降比下维持定频工作状态，支持 100% 占空比的上桥直通工作模式，提供型号可选的轻载 PSM 或强制 PWM 工作模式，有便于进行时序设计的使能端和 Power Good 输出端，是车用电子产品和高可靠性工业控制产品的理想选择。

一口气说了那么多的好，可能有人会认为 RTQ2104-QA 一定会很复杂，但实际上若是站在使用者的立场上来看，RTQ2104-QA 是非常简单的，这从下面的原理图就可以看出来了：

这是由规格书提供的两个原理图，分别可具有 12V/3A 和 5V/3A 的输出能力，主要外围元件的可用型号也给出了范例，没有特别要求的读者已经可以直接使用了。两个电路里的 EN 端都是直接连接到 VIN 输入端的，因而加电就可以工作并提供输出。若是需要进行时序管理，EN 端就需要外加控制信号，PGOOD 输出也通常需要外加上拉电阻才能提供正确的状态信息，否则它就处于状态不确定的浮空状态，因为它属于开漏输出，IC 内部没有给它提供使电位确定下来的任何设计。

上图显示的是 RTQ2104-QA 的封装信息及引脚布置，Exposed Pad 的信息表示封装的底部是有外露的散热焊盘的，使用中将它与 PCB 上的铜箔连接在一起便可以加强散热效果，尤其建议通过导通孔将热量引向 PCB的另一面以改善散热能力。这个 Exposed Pad 在设计上是与 GND 连为一体的，PCB 设计时刚好可以与 2 脚的 GND 连接，位于其旁边的 SW 和 VIN 引脚连接的 LC 电路和输入电容的 GND 回路刚好可以就近拉回来和这个 Exposed Pad 相连，这样就形成了极其短而粗的地回路，一个简单的、性能好的设计立马就形成了，正如下图所示的样子：

这是规格书中提供的 PCB 布局建议图，图中最佳的 VIN/GND 连接位置是 CIN1 的左侧，最佳的输出连接位置是 COUT2 的左侧，反馈信号的最佳取样点在 COUT2 的下端靠左的位置。由于这是用于 EVB 的设计，板面上到处都是 GND 的铜箔，到了实际的应用设计中，这样的铺铜设计很容易让人认为在哪里连接负载都可以，若是真的那样做了就会扰乱电流的走向，带来一些使用者都不想要的结果，所以具体的设计需要有相应的改变。

RTQ2104-QA 的规格书中提供了一个射频辐射的测试结果，如下图所示：

我估计这个结果就是在上面所示的 PCB 上测试出来的，其中信号最强的部分出现在 2.xMHz 处，而且很明显不是在单一频点上最强，这是由于 RTQ2104-QA 采用了展频工作模式的结果。

调幅音频广播的最高工作频率位于 1.8MHz 处，为了避免对同处于车上的调幅收音机的工作造成干扰，RTQ2104-QA 的工作频率被设定为 2.1MHz + 6% 的变化范围，这种变化是随时都在进行的，这样就将实际的工作频率变成了 2.1MHz-2.226MHz 的一个窄带。由于工作频率不断在变化，射频辐射的能量就不会在一个频点上累积，从而带来了单频点辐射功率降低的结果，只是上图的测试数据不是关于射频功率的，它直接测量的是射频辐射信号的电场电压，它们之间是可以互相转化的。

文章开头的介绍中没有提到软起动的问题，但实际上 RTQ2104-QA 是有软起动设计的，它的软起动时间为 2ms，因为是内部设计，用户不可从外部进行调节，但 2ms 的软起动时间对一般的应用来说已经足够了，完全可以避免启动过程在输入端带来大的电流冲击。在软起动过程中，如果输出端已经有预先的电压偏置，PWM 调制系统在内部软起动电压超过 FB 的反馈电压以前是不会有动作的，因而可以确保启动过程的单调性。

另外，作为一款把安全性放在首位的车用电源转换器件，RTQ2104-QA 除具有一般的各种保护特性以外，它还具有相邻引脚短路不会引起火灾等保障性的设计，注重安全的用户可以放心选用。