CXSU63305同步整流升压方案：12V转24V10A高效电源转换解决方案
在当今高效能电源转换需求日益增长的背景下，同步整流技术因其显著提升的效率和可靠性，成为工业、通信和消费电子等领域的热门选择。本文详细介绍基于CXSU63305芯片的同步整流升压方案，实现12V输入转24V输出、最大10A电流的高效电源转换，适用于多种高压应用场景。
一、方案概述
CXSU63305是一款专为同步整流BOOST拓扑设计的高效电源管理芯片。本方案采用双层PCB设计（尺寸69mm × 53mm × 22mm），具备紧凑的结构与优异的散热性能。其输入电压范围为9V–15V（可定制拓宽），输出电压稳定在24V，最大输出电流达10A，峰值效率可达95%，适用于-30℃至65℃的宽温工作环境。
二、技术特性与优势
2.2.多重保护机制：支持逐周限流控制与输出短路打嗝保护，提升系统可靠性。
2.3.宽输入电压范围：适应9V–15V输入，可根据需求定制更宽范围。
2.4.紧凑设计：小型化PCB布局，适合空间受限的应用场景。
三、应用领域
本方案广泛应用于以下场景：
1.电池供电设备
2.电动自行车转换器
3.高压模拟/数字系统
4.工业控制系统
5.电信电源系统
6.便携式移动设备
7.逆变器系统
四、效率性能分析
在12V输入、24V输出条件下，本方案在不同负载下的效率表现如下表所示：
轻载至半载阶段效率稳步上升，满载时仍保持在94%以上，表现出色。
五、拓扑结构与工作原理
提高电源转换效率。其中，Q1 为高端 MOS 管，Q2 为同步整流 MOS 管，两个 MOS 管的 PWM 为互补并带
有死区时间控制的信号，分别驱动 Q1 和 Q2 的导通和关断。L 为储能电感，R 为负载电阻，C 为输出端电容。
当开关管 Q1 导通时，输入电压对电感 L 充电；当 Q1 截止时，整流管 Q2 同步打开导通，输入电压和电
感上积蓄的能量共同向电容 C 充电并向负载 R 提供能量。
5.1.本方案采用同步整流BOOST拓扑结构，主要包含以下部分：
5.1.1)Q1：高端MOS管（开关管）
5.1.2)Q2：同步整流MOS管
5.1.3)L1：储能电感（33μH）
5.1.4)C1, C5：输出滤波电容（470μF/35V）
5.1.5)C7, C13：输入滤波电容（1000μF/16V）
5.2.工作过程：
5.2.1)Q1导通阶段：输入电压对电感L1充电，电能转化为磁能存储。
5.2.2)Q1关断阶段：Q2同步导通，电感和输入电压共同向输出电容和负载供电。
通过互补PWM信号控制Q1和Q2的交替导通，实现高效能量转换。
六、系统设计要点
6.1 启动过程
于关闭状态，输出电压为零，当 VDD 引脚上的电容电压充电到 3.6V 以上时，芯片开始正常工作，开启振荡
器、PWM 模块及反馈处理电路，输出电压稳压输出，同时输出电压通过外部二极管到 VCC 引脚提供 VCC 工
作电源，启动过程结束。
通过外部电阻R2对VCC电容充电，当电压达到3.6V时，芯片启动，进入正常工作模式。启动电压和关断电压可通过外部分压电阻调节：
1.启动电压：Vstart=1.2V×R21/(R20+R21)+18μA×R20
2.关断电压：Vstop=1.2V×(R20+R21)/R21
建议将关断电压设为正常输出电压的70%–90%。
6.2 输出电压设置
输出电压通过FB引脚（8脚）外接分压电阻调节：
例如，设置R15=200kΩ、R18=10kΩ，可得Vout=25.2V。
6.3 峰值限流保护
（高端 MOS 管内阻）；芯片低端输出峰值电流限流大小由低端 MOS 管串联电阻 R7 决定，峰值电流的关系
式是 IPK=180mV/R7。
1.高端限流由MOS管内阻决定：Iw=180mV/Rds(on)
2.低端限流由采样电阻R7决定：Iw=180mV/R7
3.叠加谐波补偿后：IPK={180mV‐2*R6/(R6+R24)}/R7
七、关键元器件选型指南
7.1.输入电容以及输出电容：选择高频低ESR的电解电容或固态电容，提升效率与响应速度。
C1、C5 为输出电容，C7、C13 为输入电容，这 4 个电容特性对整机的转换效率有明显影响，所以要选择
高频低内阻的电容，以提高效率。
7.2.开关 MOS 管：选用低内阻、低结电容（Ciss, Coss, Crss）的型号，如AP90N04K。
Q1、Q2、Q3、Q4 这 4 个 MOS 管特性对整机的转换效率有明显影响，所以要选择导通内阻小，以及结
电容（Ciss、Coss、Crss）小的 MOS 管。
在调试时，注意 MOS 管的开关毛刺尖峰，如果尖峰过大，可以将 MOS 管门级电阻改大。
7.3.功率电感：CXSU63305 有两种工作模式分连续工作模式和不连续工作模式，电感的取值将影响升压器的工作模式，在
轻载时 CXSU63305 工作在不连续工作模式，同时电感值会影响到电感电流的纹波，电感的选取可根据下式公式:
式中：
Vin 是输入电压；
Vout 是输出电压；
Vdiode 是同步整流 MOS 管导通压差；
Fs 是 PWM 工作频率；
建议使用铁硅铝磁环电感，感值33μH，纹波电流控制在最大输出电流的30%以内。
八、PCB设计与布局建议
1.采用双层PCB布局，Top层为主功率路径，Bottom层为控制信号与反馈网络。
1.1.元器件位图
1.2.PCB 走线图
2.功率路径尽量短而宽，减少寄生电感和电阻。
3.反馈网络远离高频开关节点，避免噪声干扰。
九、方案原理图及工作原理描述
十.CXSU63305-24V10A BOM 表
九、结语
CXSU63305同步整流升压方案以高效率、高可靠性和紧凑的设计，成为12V转24V/10A应用的理想选择。其广泛的适用性和灵活的配置选项，可满足工业、通信、消费电子等多领域的需求。通过合理的元器件选型和PCB设计，可进一步优化系统性能，提升整体电源转换效率。
