深入剖析RAA211803与RAA211805：80V、300mA、超低IQ的DC/DC降压调节器

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的降压调节器至关重要。今天，我们就来详细探讨Renesas的RAA211803和RAA211805这两款80V、300mA、超低静态电流（$I_{Q}$）的DC/DC降压调节器。

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一、器件概述

RAA211803和RAA211805是易于使用的超低静态电流降压调节器，输入电压范围宽达7V至80V，输出电流最高可达300mA。其中，RAA211803的输出电压固定为3.3V，而RAA211805的输出电压则为5V。这两款器件采用TSOT23 - 5封装，并且具备全面的保护功能，包括输入欠压锁定（$V{IN}$ UVLO）、输出过压保护（$V{OUT}$ OVP）、过流保护和过温保护等。

应用场景

这两款调节器适用于众多场景，如通用电源或LDO替代、工业电源、嵌入式系统和I/O电源、电动自行车、电动工具以及家庭/工业自动化等。

特性亮点

• 宽输入电压范围：7V至80V的输入电压范围，使其能够适应多种不同的电源环境。
• 低静态电流：在80V输入、无负载且开关工作时，$I{Q}$为5.5µA；在无负载且无开关工作时，$I{Q}$为4.5µA，有效降低了功耗。
• 固定输出电压：RAA211803固定输出3.3V，RAA211805固定输出5V，满足不同应用的需求。
• 短最小导通时间：最小导通时间为75ns，可实现快速响应。
• 可变频率操作：开关频率可通过外部电感（10µH至33µH）进行编程，灵活性高。
• 全面保护功能：具备过流、输入欠压锁定、过温保护和输出过压保护等多种保护功能，提高了系统的可靠性。

二、引脚信息

引脚分配

这两款器件采用TSOT23 - 5封装，引脚分配清晰明确。

引脚描述

引脚编号	引脚名称	描述
1	VOUT	连接到调节器的输出电压，启动并进入稳压状态后，该引脚也是IC的偏置电源。
2	GND	接地引脚。
3	EN	使能引脚，具有高电压容限，可直接连接到$V_{IN}$或逻辑电压以实现启用和禁用，切勿悬空。
4	VIN	IC的电压输入引脚，连接到集成MOSFET的源极和合适的电压源。
5	SW	开关节点引脚，是调节器的相节点，连接到集成MOSFET的漏极，需连接到电感和二极管。

三、规格参数

绝对最大额定值

使用时需注意，不要长时间在接近最大额定值的条件下运行，否则可能影响产品可靠性并导致不在保修范围内的故障。例如，$V_{IN}$的范围为 - 0.3V至84V，最大工作结温为 - 40°C至150°C等。

推荐工作条件

输入电压$V{IN}$推荐范围为7V至80V，输出电流$I{OUT}$为0至0.3A，结温$T_{J}$为 - 40°C至 + 125°C。

热规格

不同条件下的热阻参数有所不同，如结到环境的热阻$theta{JA}$在不同测试板上分别为85°C/W和155°C/W，结到外壳的热阻$theta{JC}$为58°C/W。

电气规格

涵盖了电源电压、输出电压、使能电压、定时器控制、内部集成MOSFET、电流限制和保护等多个方面的参数。例如，$V_{IN}$静态电流在不同条件下分别为5.5µA和4.5µA，输出电压在不同型号和负载条件下有明确的范围等。

四、典型性能图表

文档中提供了大量的典型性能图表，包括启动、关机、短路、恢复、典型操作、负载瞬态、效率、负载调节和$V_{OUT}$变化等方面的图表。这些图表直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，有助于工程师在设计时进行参考和评估。

五、功能描述

工作原理

当输入和使能电压达到阈值时，调节器开始开关工作。通过内部反馈电阻在VOUT引脚感测输出电压，并与1.2V的内部参考电压进行比较，以产生控制信号来决定何时开启MOSFET。MOSFET在电感电流为零且输出电压低于固定$V{OUT}$阈值时开启，当电感电流达到750mA（典型）的固定电流阈值时关闭，因此调节器始终工作在不连续电流模式，需要$V{OUT}$纹波来使控制方案正常工作。

开关频率

开关频率可通过改变电感值进行编程，工作频率取决于电感、输入电压和负载电流。在特定输入电压下，峰值电流固定，开关频率与负载相关，负载电流增加时，开关频率也会相应增加。

其他功能

还包括峰值电流和传播延迟、软启动、欠压锁定、使能控制、过流保护、短路保护、$V_{OUT}$过压保护、预偏置输出电压和过温保护等功能。例如，软启动时间可通过公式近似计算，欠压锁定可防止调节器在输入电压低于阈值时启动等。

六、元件选择

输入电容

建议使用低ESR/低ESL的陶瓷电容，最小电压额定值为100V，最小电容值为4.7µF。若输入通过高阻抗路径供电，可添加电解电容和陶瓷电容以抑制输入电压振荡。

输出电容

选择低ESR/低ESL的X5R/X7R介质陶瓷电容，RAA211803的最小电压额定值为10V，RAA211805为16V。可使用公式近似计算输出电压纹波，最终电容值需根据原型板测试、电容DC偏置降额和电容ESR来确定，最小电容值为22µF。

电感

选择DC电阻（DCR）尽可能低的电感，连续电流额定值应足够高以容纳DC负载电流和AC纹波电流，饱和电流额定值应大于电感峰值电流，建议最小电感值为10µH或更高，最小饱和电流为1A。

二极管

需要一个续流二极管，反向电压额定值至少比最大输入电压高20%，连续电流额定值应大于最高输出电流，建议使用正向电压降小、反向恢复时间快的二极管，高温环境下推荐使用高质量的肖特基二极管。

七、布局指南

PCB布局对于RAA211803和RAA211805的正常工作至关重要。建议使用多层PCB结构，将输入电容尽可能靠近IC放置，SW节点的铜面积不要过大，电感靠近调节器，输出电容靠近电感，保持功率回路面积最小且最短，所有功率元件放在PCB的同一侧，并根据需要添加散热过孔。

八、订购信息

提供了两款器件的订购信息，包括型号、封装、载带类型、温度范围等。同时还介绍了评估板的相关信息。

综上所述，RAA211803和RAA211805是两款性能优异的降压调节器，具有宽输入电压范围、低静态电流、全面保护功能等特点。在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择元件并优化PCB布局，以充分发挥器件的性能优势。大家在使用这两款器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。