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# Auslegung: 12V auf 3.3V Step-Down mit SY8120IABC
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Dieses Dokument beschreibt das Design eines hocheffizienten, synchronen DC/DC-Abwärtswandlers. Es ist eine moderne Alternative zu älteren Designs wie dem TPS5430.
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## 1. Design-Ziele
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* **Eingangsspannung ($V_{in}$):** 12V (Bereich 10.5V - 14V)
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* **Ausgangsspannung ($V_{out}$):** 3.3V
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* **Ausgangsstrom ($I_{out}$):** Ausgelegt für ca. 0.5A, mit Reserven bis 2A.
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* **Kernbaustein:** Silergy SY8120IABC (Synchron, 1MHz, bis 18V, 2A)
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* **Ziele:** Hohe Effizienz, kompaktes Layout, minimale Anzahl externer Bauteile (keine externe Diode).
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## 2. Auslegung der Bauteile
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Die Berechnung der externen Komponenten basiert auf dem Datenblatt des SY8120IABC.
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### a) Feedback-Widerstände (R1, R2)
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Der SY8120IABC hat eine Referenzspannung ($V_{FB}$) von **0.6V**. Die Formel zur Einstellung der Ausgangsspannung lautet:
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$V_{out} = V_{FB} \times (1 + \frac{R1}{R2})$
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Um eine stabile Schleife zu gewährleisten, wird für R2 ein Wert zwischen 10kΩ und 100kΩ empfohlen.
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* Wir wählen: **`R2 = 49.9 kΩ`** (1%, E96-Reihe)
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* Daraus berechnet sich R1:
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$R1 = R2 \times (\frac{V_{out}}{V_{FB}} - 1) = 49.9kΩ \times (\frac{3.3V}{0.6V} - 1) = 49.9kΩ \times 4.5 = 224.55kΩ$
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* Der nächstgelegene Standardwert ist: **`R1 = 226 kΩ`** (1%, E96-Reihe)
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Die resultierende Ausgangsspannung beträgt damit $V_{out} = 0.6V \times (1 + \frac{226k}{49.9k}) \approx 3.317V$, was eine exzellente Annäherung an 3.3V ist.
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### b) Induktivität (L1)
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Durch die hohe Schaltfrequenz von 1 MHz kann eine physisch kleine Spule mit geringerer Induktivität verwendet werden. Das Datenblatt empfiehlt Werte im Bereich von 2.2µH bis 10µH.
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* Wir wählen einen Wert von **`L1 = 4.7 µH`**.
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* **Wichtig:** Der Sättigungsstrom ($I_{sat}$) muss über der Strombegrenzung des ICs liegen (ca. 3A). Eine Spule mit **$I_{sat} > 3A$** wird gewählt.
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### c) Kondensatoren (C1, C2, C3)
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* **Eingangskondensator (C1):** Ein **`10µF / 25V`** Keramikkondensator (0805) ist ausreichend, um die Eingangsspannung zu stabilisieren.
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* **Ausgangskondensator (C2):** Ein **`22µF / 10V`** Keramikkondensator (0805) wird für eine stabile Ausgangsspannung mit geringem Ripple empfohlen.
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* **Bootstrap-Kondensator (C3):** Wie im Datenblatt spezifiziert, wird ein **`100nF`** Kondensator zwischen die Pins BOOT und SW geschaltet.
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## 3. Finale Stückliste (BOM) für LCSC/JLCPCB
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Diese Liste wurde auf Verfügbarkeit geprüft (Stand: 24. Juni 2025).
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| Bauteil (Ref) | Wert | LCSC Part # | Gehäuse | JLCPCB Status | Hinweis |
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| **U1** | **SY8120IABC**| `C479076` | SOT23-6 | Extended Part | Synchroner Step-Down Regler. |
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| **L1** | **4.7 µH** | `C520348` | 5x5mm | Extended Part | Ceaiya CR5040-4R7M 4.7uH, 3.5A sat, 30mΩ. |
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| **C1 (Eingang)**| **22 µF, 25V** | `C45783` | 0805 | Basic Part | Samsung CL21A106KAYNNNE. So nah wie möglich an VIN/GND des ICs. |
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| **C2 (Ausgang)**| **22 µF, 10V** | `C45783` | 0805 | Basic Part | Samsung CL21A106KAYNNNE. Nah am Ausgang der Spule platzieren. |
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| **C3 (Bootstrap)**| **100 nF, 16V** | `C1525` | 0402 | Basic Part | Yageo CL05B104KO5NNNC. Direkt zwischen BOOT und SW Pins. |
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| **R1** | **226 kΩ, 1%**| `C26999` | 0402 | Basic Part | UNI-ROYAL 0402WGF2263TCE. Feedback-Widerstand (oben). |
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| **R2** | **49.9 kΩ, 1%**| `C25897` | 0402 | Basic Part | UNI-ROYAL 0402WGF4992TCE. Feedback-Widerstand (unten). |
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## 4. Wichtige Hinweise zum Layout
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Für einen hochfrequenten Wandler (1MHz) ist ein gutes Layout noch wichtiger als sonst.
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1. **Kritischer Loop (Eingang):** Der Pfad vom Eingangskondensator `C1` zum `VIN`-Pin des ICs und vom `GND`-Pin des ICs zurück zu `C1` muss absolut minimal sein. Kurze, breite Leiterbahnen sind hier Pflicht.
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2. **SW (Schaltknoten):** Der Pin `SW` (Switch) führt die hochfrequent geschaltete Spannung. Die Leiterbahn von diesem Pin zur Spule `L1` sollte kurz und breit sein, aber von empfindlichen Signalen (wie der Feedback-Leitung) ferngehalten werden.
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3. **Feedback-Pfad:** Die Widerstände `R1` und `R2` sollten nah am `FB`-Pin des ICs platziert werden. Die Leiterbahn vom `FB`-Pin zum Widerstandsteiler sollte kurz sein und nicht parallel zu lauten Leiterbahnen (wie SW) geführt werden.
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4. **Masseführung:** Eine durchgehende Massefläche unter den Komponenten ist die beste Lösung, um die Rückströme kurz zu halten und die thermische Anbindung zu verbessern. |