CXDR75161 10V-80V热插拔控制器
PMBus接口 | 高精度监测 | 可编程SOA保护 | TSSOP-28

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXDR75161 | 封装：TSSOP-28（带散热焊盘）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXDR75161 是一款高性能热插拔控制器，专为10V至80V系统（如48V/54V数据中心网络设备）提供企业级保护和监测功能。该器件集成了高精度12位ADC遥测、PMBus接口、可编程MOSFET SOA保护以及快速短路响应（<500ns），确保关键系统的安全运行与智能管理。

CXDR75161支持10V至80V宽输入电压范围（100V AMR），通过外部电流检测电阻监测负载电流，并提供±1%的电流精度和±1.8%的功率精度。器件内置可编程限流阈值（10mV-55mV，步进1mV）和可编程功率限制，有效保护外部MOSFET免受过流和过功率损坏。其500ns短路响应时间可在故障发生时快速关断MOSFET，防止器件损坏。

CXDR75161还集成了远程温度检测（支持NPN/PNP晶体管）、MOSFET健康监测（短路/不良状态检测）、可编程UVLO/OVLO和PROCHOT早期预警输出。通过PMBus命令结构，系统可实时读取电压、电流、功率、温度和故障数据，并支持能量监测和峰值功率测量。采用TSSOP-28封装，CXDR75161是48V/54V服务器、基站配电和工业系统的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

数据中心网络设备（如48V/54V服务器、交换机、基站）对电源保护和管理有着极高要求：需要热插拔功能、精确的电流/功率监测、快速故障响应以及智能通信接口。CXDR75161作为一款高精度热插拔控制器，集成了完整的保护、监测和通信功能，为关键系统提供可靠的热插拔控制和智能电源管理。

芯片采用高精度电流检测技术，通过外部电流检测电阻（RSNS）测量负载电流，并支持10mV至55mV的可编程限流电压（步进1mV），实现精确的过流保护。其可编程功率限制（Power Limit）功能根据MOSFET的安全工作区（SOA）曲线动态限制功率耗散，避免MOSFET因过应力损坏。配合500ns快速短路响应和可编程故障定时器，可在各种故障条件下提供最优保护。

CXDR75161还集成了远程温度检测（通过外部二极管连接的晶体管）和MOSFET健康监测（检测短路和不良状态），并支持PROCHOT早期预警，在电流/功率超限时提前通知系统调整负载。通过PMBus兼容的I²C/SMBus接口，系统可实时读取12位遥测数据（VIN、IIN、POUT、温度等），并支持能量监测、峰值功率记录和平均采样。该器件采用TSSOP-28封装，适用于48V/54V服务器、基站配电、PLC电源管理和工业系统。

2. 主要特点与技术亮点

• 宽输入电压范围：支持10V至80V连续工作电压，100V绝对最大额定值（AMR），适用于48V/54V等高压系统。
• 高精度12位ADC遥测：1kHz采样率，电压精度±0.8%，电流精度±1%，功率精度±1.8%，支持能量监测。
• 可编程限流阈值：通过硬件引脚或PMBus寄存器设置10mV至55mV（步进1mV），精确控制过流保护点。
• 可编程MOSFET SOA保护：通过功率限制功能，根据MOSFET SOA曲线动态限制功率耗散，防止MOSFET损坏。
• 快速短路响应：电路断路器（Circuit Breaker）响应时间<500ns（典型值0.35µs），在短路时快速关断MOSFET。
• PMBus通信接口：支持I²C/SMBus，PMBus兼容命令结构，可读写电压、电流、功率、温度、故障状态等。
• 远程温度检测：支持NPN/PNP晶体管（如MMBT3904/MMBT3906），可编程温度警告和故障阈值。
• MOSFET健康监测：检测FET短路（SHORT）和FET不良（BAD）状态，提前预警MOSFET故障。
• PROCHOT早期预警：当进入电流/功率限制模式时，通过VAUX引脚输出PROCHOT信号，通知系统降低负载。
• 灵活的故障管理：可编程故障定时器、自动重试次数（0/1/2/4/8/16/无限次）、冷却时间、功率循环等。
• UVLO/OVLO可编程：通过外部电阻分压网络设置输入欠压和过压锁定阈值。

3. 技术参数与电气特性

4. 应用场景

• 48V/54V服务器和网络设备：数据中心服务器、交换机、路由器热插拔保护。
• 数据中心机架配电：为机架内多个设备提供配电和保护。
• 基站配电：通信基站电源分配和管理。
• PLC电源管理：工业可编程逻辑控制器电源保护。
• 工业系统：工厂自动化、过程控制等高压电源管理。

5. 功能框图

6. 典型应用电路

图2. CXDR75161 典型应用电路（48V热插拔）

典型应用电路包括：VIN输入滤波（RC网络）、外部电流检测电阻（RSNS）、外部N沟道MOSFET（Q1）、栅极驱动电阻、UVLO/OVLO分压网络、PMBus上拉电阻（SDA/SCL/ADR）、远程温度检测晶体管、VDD/VREF去耦电容、故障定时器电容（CTIMER）、功率限制电阻（RPWR）、PROCHOT输出等。详细元件选型请参考数据手册。

7. 引脚配置与功能描述

主要引脚包括：VIN（输入电源）、VIN_K（开尔文检测）、SENSE（电流检测）、GATE（栅极驱动）、OUT（输出检测）、UVLO/EN（欠压/使能）、OVLO（过压）、FB（反馈）、PG（电源良好）、TIMER（故障定时器）、CL（限流设置）、RETRY（重试设置）、PWR（功率限制）、DIODE（温度检测）、VAUX（PROCHOT）、SDAI/SDAO/SCL（PMBus）、ADR0-2（地址选择）、VDD/VREF（内部稳压输出）、AGND/GND等。

8. 工作原理与设计指导

8.1 热插拔与浪涌控制

CXDR75161在板卡插入带电背板时，通过控制外部MOSFET的栅极电压来限制浪涌电流，防止背板电压跌落和负载上产生高dV/dt冲击。上电过程分为插入计时、软启动（电流/功率限制模式）和正常导通三个阶段。通过外部电容（CTIMER）可编程插入时间和故障超时时间。

8.2 电流限制与功率限制

器件提供两种限流机制：电流限制（通过CL引脚或PMBus设置10-55mV的检测电压阈值）和功率限制（通过PWR引脚电阻设置功率限制阈值）。在启动或负载瞬变时，若电流或功率超过设定值，控制器调节栅极电压以限制电流/功率，同时启动故障定时器。若超限持续到定时器结束，则关断MOSFET并进入重试模式。

8.3 快速电路断路器（Circuit Breaker）

当检测电阻上的电压超过电路断路器阈值（可编程为50mV/100mV/200mV）时，器件在500ns内以200mA下拉电流快速关断MOSFET，有效保护系统免受短路故障损害。电路断路器触发后，PG引脚拉低，SMBA引脚发出警报。

8.4 可编程UVLO/OVLO

通过UVLO/EN和OVLO引脚的外部电阻分压网络，可精确设置输入欠压和过压保护阈值。内部20μA电流源/漏提供迟滞，防止噪声引起的误触发。

8.5 PMBus遥测与通信

器件内置12位ADC（1kHz采样率），可实时测量VIN、IIN、POUT、VOUT和温度。通过PMBus命令（如READ_VIN、READ_IIN、READ_PIN、READ_TEMPERATURE_1等）可读取这些数据。支持能量监测（READ_EIN）、峰值记录（READ_IN_PEAK）和平均值计算（READ_AVG_*）。PMBus地址通过ADR0-2引脚的三态设置（高/低/悬空）选择27个地址之一。

8.6 远程温度检测与MOSFET健康监测

通过DIODE引脚连接外部NPN或PNP晶体管（基极与集电极短接），可测量外部MOSFET的温度。可编程温度警告和故障阈值（OT_WARN_LIMIT和OT_FAULT_LIMIT）。MOSFET健康监测功能检测FET短路（SHORT）和FET不良（BAD）状态，提前预警MOSFET故障。

8.7 PROCHOT早期预警

当器件进入电流或功率限制模式时，通过VAUX引脚输出PROCHOT信号（低电平有效），通知系统管理降低负载电流，避免触发故障定时器导致关机。

8.8 故障管理与重试

故障发生后，器件根据RETRY引脚配置或DEVICE_SETUP寄存器的设置进行重试：无重试（锁存）、有限次重试（1/2/4/8/16次）或无限重试。可编程冷却时间（MFR_ADV_COOLDOWN_TIME）和VOUT欠压重试阈值（VOUT_UV_RETRY_THRESHOLD）优化重启条件。

9. 外部元件选型与布局建议

9.1 关键元件

• 电流检测电阻（RSNS）：建议≤200mΩ，根据最大负载电流和限流阈值选择功率额定值。
• 外部N沟道MOSFET：需具有足够的VDS额定值（>80V）、低RDSON和良好的SOA曲线。
• 故障定时器电容（CTIMER）：设定插入时间和故障超时时间，典型值根据所需时间计算。
• 功率限制电阻（RPWR）：设定功率限制阈值，公式见数据手册。
• UVLO/OVLO分压电阻：设定输入欠压和过压阈值。
• VDD/VREF去耦电容：1µF陶瓷电容，靠近引脚放置。
• PMBus上拉电阻：SDA和SCL需上拉至VDD或外部电压（推荐2.2kΩ-10kΩ）。

9.2 PCB布局

• 电流检测路径（VIN_K和SENSE）必须采用开尔文（Kelvin）连接，确保检测精度。
• 功率路径（VIN、VIN_K、SENSE、OUT、GATE）走线宽而短，降低阻抗和压降。
• VDD和VREF去耦电容靠近引脚放置。
• 远程温度检测晶体管靠近被监测的MOSFET放置，DIODE走线远离噪声源。
• AGND和GND单点连接，避免地环路。
• 散热焊盘（Exposed Pad）必须焊接至大面积地平面，多个过孔散热。

10. 热性能信息

最大功耗计算（T_A=25°C）：P_D(MAX) = (125°C - 25°C) / (31.6°C/W) ≈ 3.16W

11. 订购信息与技术支持

CXDR75161采用TSSOP-28（带散热焊盘）封装，无铅、RoHS合规。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计、PMBus配置工具和FAE现场支持。