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江协科技STM32学习笔记补充之004 基于XC6206P332MR(Torex)的5V到3.3V的电压转换电路分析

XC6206P332MR(Torex 低压差线性稳压器 LDO) 电路图完整分析

1. 芯片基本信息

  • 型号:XC6206P332MR

  • 功能:将 5V 输入稳压成 3.3V 输出,给 STM32 及其外设供电。

  • 封装:SOT-23-5(5 引脚)

  • 主要特性

    • 低静态电流(几 µA)

    • 压差(Dropout)低,常在 200~250 mV 左右(典型值,具体取决于电流大小)

    • 内置短路保护、热关断

    • EN(使能引脚)可控制开关

    • 输出需要外部电容保持稳定


2. 电路各部分解析

(1) 输入端(VIN 脚 1)

  • 5V 电源供电。

  • C5(1 µF,0603 封装):输入端滤波电容,抑制输入纹波与尖峰。

  • 输入电容必须尽量靠近芯片 VIN-GND 引脚放置,走线要短,避免寄生电感。

(2) 接地(GND 脚 2)

  • 所有电容的地端集中到芯片的 GND 脚。

  • 对于 LDO,GND 的走线要宽且短,防止地电位抖动。

(3) 使能(EN 脚 3)

  • 高电平使能芯片,低电平关闭芯片。

  • 在图中直接与 VIN(5V)相连 → 默认一直开启

  • 如果后续需要软件或 IO 控制,可接到 MCU 的控制脚。

(4) 噪声旁路(BP 脚 4)

  • 这里接了 C7(22 nF,0603)

  • 作用:接在 BYPASS 脚与 GND 之间,降低带隙参考的噪声,从而减少输出噪声。

  • 官方推荐值通常是 10 nF~100 nF。这里选用 22 nF,属于常见配置。

(5) 输出端(VOUT 脚 5)

  • 输出电压:3.3V

  • C6(10 µF,0603):输出主滤波电容,保证稳压环路稳定,提供瞬态电流。

  • C8(0.1 µF,0603):小电容,用于抑制高频噪声。

  • 输出电容必须紧贴芯片 VOUT-GND 放置,才能保证环路稳定。


3. 电路工作原理

  1. 稳压过程

    • 输入 5V 经 LDO 稳压为 3.3V。

    • 内部带隙基准 + 误差放大器调节输出 MOSFET 的导通程度,维持输出恒定。

    • 若 EN=低电平,则芯片关断,输出高阻。

  2. 启动过程

    • 当 EN 拉高时,VOUT 从 0V 按一阶指数上升,速度受输出电容与环路响应影响。

    • 典型启动时间:几百 µs 到几 ms。

  3. 瞬态响应

    • 当负载突然变化时,输出电容先供电/吸收电流 → 避免 VOUT 大幅波动。

    • XC6206 具备较好的瞬态响应,C6=10 µF 的配置能进一步增强负载响应性能。

  4. 抗干扰

    • C7 在 BP 脚降低带隙噪声,减小输出纹波(可从几十 mV 降到几 mV)。

    • C6+C8 的组合形成 低频+高频滤波,保证 STM32 的电源稳定。


4. 应用场景

  • STM32 主控电路:STM32 工作电压范围 2.0~3.6V,本电路提供稳定 3.3V。

  • 传感器、外设:很多数字 IC、存储器、无线模块都要求 3.3V 电源。

  • 低功耗系统:XC6206 静态电流低,非常适合电池供电或节能型系统。


5. PCB 设计要点

  • 输入、输出电容必须 靠近芯片引脚,减小寄生电感电阻。

  • 输入输出电容地端应就近汇入芯片 GND,避免长回路。

  • EN 引脚若常开,可直连 VIN;若需要控制,建议加一个上拉电阻。

  • BP 电容也应尽量靠近 BP-GND 放置。


总结
这个电路是典型的 XC6206P332MR LDO 应用电路,输入 5V,输出稳定 3.3V,带有输入/输出滤波电容和旁路电容,适合给 STM32 提供干净的电源。

  • C5:输入去耦

  • C7:BP 脚降噪

  • C6:输出主电容

  • C8:输出高频滤波
    整体设计合理,满足 MCU 和敏感模拟电路的供电要求。

XC6206P332MR(3.3V LDO)时序波形图(示意图):

  • 橙色线(EN 脚):在 2 ms 时刻拉高,使能芯片。

  • 蓝色线(VOUT):输出端电压从 0 V 开始上升,按一阶指数曲线逐渐稳定在 3.3 V

  • 曲线的平滑上升是由输出电容(C6=10 µF、C8=0.1 µF)和环路补偿决定的,避免了上电瞬间对 MCU 的电源冲击。


时序分析

  1. 0–2 ms
    EN=0,LDO 关闭,VOUT=0。

  2. 2–5 ms
    EN 被拉高,内部带隙基准启动,输出开始爬升。
    输出电压跟随公式:

    V(t)=VOUT_nom(1−e−t−tENτ)V(t) = V_{OUT\_nom}\left(1-e^{-\frac{t-t_{EN}}{\tau}}\right)V(t)=VOUT_nom​(1−e−τt−tEN​​)

    其中 τ≈1.5 ms(由输出电容、负载及芯片内部决定)。

  3. 5–10 ms
    VOUT 基本稳定在 3.3 V,纹波和噪声由输出电容与 BP 脚的 22 nF 电容共同抑制。


设计意义

  • 平滑启动:避免给 STM32 供电时产生上电毛刺,确保复位和启动可靠。

  • 可控时序:如果 MCU 有严格的电源时序需求,可以通过控制 EN 脚来配合其它电源。

  • 稳定输出:LDO+大电容保证了在上电和负载突变下的稳定性。


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