RAA223010：超低待机功耗700V AC/DC降压调节器的卓越之选

在电子设计领域，AC/DC开关降压调节器是实现电源转换的关键组件，尤其是对于需要高效、低功耗的应用场景。Renesas推出的RAA223010通用输入AC/DC开关降压调节器，以其超低待机功耗和出色的性能，成为众多工程师的热门选择。

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一、产品概述

RAA223010集成了700V MOSFET，能够提供高达10W的输出功率，支持低至3.3V的输出电压。它结合了重载时的恒定关断时间控制和轻载时的脉冲频率调制（PFM），不仅能将开关频率控制在可听频率以上（约45kHz），消除潜在噪音，还能在轻载时实现卓越的效率和超低功耗（无负载时<15mW），效率最高可达80%。此外，内置的频率抖动功能进一步降低了电磁干扰（EMI）噪声频谱。

在保护功能方面，RAA223010具备输入欠压保护，可防止在低输入电压时输入电路过流；同时，还提供了针对短路、过载、过压和开路反馈等输出故障情况的打嗝保护。其采用小型7引脚SOIC封装，节省了电路板空间。

二、产品特性剖析

2.1 超低待机功耗与静音运行

RAA223010的超低待机功耗（<15mW）和低静态电流（<75μA）特性，使其在节能方面表现出色。在轻载或无负载情况下，PFM模式能够有效降低功耗，同时避免了可听噪声的产生，为对噪音敏感的应用提供了理想解决方案。

2.2 高效能与低EMI

通过恒定关断时间控制和PFM模式的结合，RAA223010在重载和轻载时都能保持较高的效率。内置的频率抖动功能则有助于降低EMI噪声，减少对其他电子设备的干扰，提高系统的稳定性。

2.3 丰富的保护功能

输入欠压保护、短路保护（SCP）、过载保护（OLP）、过压保护（OVP）、开路反馈保护和过温保护（OTP）等一系列保护功能，确保了RAA223010在各种异常情况下的可靠性和稳定性，延长了设备的使用寿命。

2.4 灵活的设计选项

可编程的PFM模式允许工程师根据不同的待机功率要求优化输出电容（Cout），为设计带来了更大的灵活性。

三、工作模式详解

3.1 恒定关断时间模式

在重载情况下，RAA223010采用恒定关断时间控制，使开关频率保持在可听频率以上（约45kHz），确保无噪音运行。由于导通时间远小于关断时间，IC以准恒定频率运行，能够快速响应负载变化，提供稳定的输出功率。

3.2 PFM模式

当负载电流降低到特定值以下时，RAA223010自动切换到PFM模式。在该模式下，峰值电流保持在最低水平，关断时间逐渐增加，以维持输出电压的稳定。这种模式不仅能显著降低功耗，还能在无负载时将开关频率降低到1kHz以下，进一步减少噪音。

四、设计指导

4.1 反馈电阻选择

输出电压由反馈电阻RFB1和RFB2的分压比决定。考虑到反馈二极管D3和续流二极管D2的正向电压不匹配，在计算电阻值时需要添加0.5V的偏移量。串联电阻与D3可以帮助减小不匹配的影响。

4.2 输出电感选择

根据恒定关断时间（满载时为22μs）和输出电压、峰值电流等参数，可以计算出所需的输出电感值。合适的输出电感能够确保在不同负载情况下，电感电流的变化在合理范围内，提高系统的稳定性。

4.3 反馈电容（CFB1）选择

反馈电容CFB1决定了无负载情况下的脉冲频率。通过合理选择CFB1，可以实现所需的无负载待机功率。同时，需要注意避免CFB1过大导致输出电容要求过高，以及过小的输出电压变化（∆Vout）可能引起内部PFM比较器在模式转换时的逻辑功能不稳定。

4.4 输出电容选择

输出电容需要满足输出纹波电压和负载瞬态响应的要求。在选择输出电容时，要确保其放电速率在规定的阶跃负载瞬变下，慢于采样电容（CFB1）的放电速率。同时，输出电容还应足够大，以在负载阶跃时提供足够的瞬态电压支持。

4.5 偏置电容选择

包括VCC保持电容C3和VCC电容CVCC的选择。C3在PFM模式下为IC提供保持能量，提高轻载效率；CVCC则用于滤波VCC电压，并在过载保护触发时设置打嗝时间。

4.6 假负载电阻选择

在无负载情况下，为了保持输出电压稳定并降低系统待机功率，可以添加假负载电阻。假负载电阻的阻值可以根据所需的待机功率、输出电压和IC静态电流等参数计算得出。

4.7 功率能力

RAA223010的最大输出功率受到环境温度、输出电压、输入电压和PCB热设计等因素的影响。一般来说，较高的输入电压和较低的环境温度允许输出更多的功率。在实际设计中，应参考数据表中的最大输出电流表格，并根据实际情况进行调整。

4.8 PCB布局指导

合理的PCB布局对于确保RAA223010的稳定运行、良好的热性能、EMI性能和可靠性至关重要。在布局时，要注意高压和低压走线之间的间距、输入滤波电容到IC、开关电感、输出电容和输入电容接地的小环路、开关电感和输出电容的小环路等。同时，要确保IC漏极和源极引脚有足够的铜面积，以提高散热性能，并将开关电感与输入EMI电感保持一定距离，避免噪声耦合。

五、应用拓扑

RAA223010适用于多种应用场景，如家用电器、家庭自动化、物联网和传感器、计量和工业控制以及偏置电源等。其灵活的应用拓扑，如从CFB1进行VCC反馈的降压电路、5V输出降压电路、3.3V输出降压电路和降压/升压电路等，为不同的应用需求提供了多样化的解决方案。

六、总结

RAA223010以其超低待机功耗、高效能、低EMI和丰富的保护功能，成为AC/DC降压调节器领域的一款优秀产品。通过合理的设计和布局，工程师可以充分发挥其优势，为各种应用提供稳定、可靠的电源解决方案。在实际设计过程中，要根据具体的应用需求和参数要求，仔细选择各个组件的参数，并遵循PCB布局指导，以确保系统的性能和可靠性。你在使用RAA223010过程中遇到过哪些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。