核心优势： 4.5V-36V 宽输入/输出 | 支持 USB PD 3.1 EPR（28V）| 双向功率传输（正向/反向）| 4 开关升降压 | 峰值电流模式控制 | I2C 可编程 CV/CC | 可调频率 250kHz-1MHz | 内置功率路径 N-MOSFET 驱动（1C1A）| PSM 轻载高效 | DVS 动态调压 | 线缆补偿 | ADC 监测 | 完整保护 | 锁存/打嗝两种版本 | WQFN-40L 封装。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB PD 3.1 EPR（扩展功率范围）规范的推广，电源适配器需要支持 28V、36V 等更高电压输出，同时保持宽输入电压范围和高效灵活的功率转换。CXSB6635 作为一款 4 开关同步双向升降压控制器，能够自动在 Buck、Boost 和 Buck-Boost 模式间无缝切换，无论输入电压高于、低于或等于输出电压，都能提供稳定的功率输出。其 双向功率传输 能力支持 Forward 和 Reverse 两种方向，非常适合移动电源（Power Bank）等需要双向供电的应用。芯片内置 电荷泵 驱动外部 N-MOSFET 控制 VBUS 路径，支持 USB-C 和 USB-A 双端口，无需额外 P-MOSFET，降低 BOM 成本。其 I2C 可编程特性 允许主控实时调整输出电压（CV）和电流（CC），实现动态电压调节（DVS）和精准的功率管理。芯片内置 ADC 可监测输入/输出电压、电流和温度，并通过 ALERT 引脚 向主机报告状态变化。CXSB6635 针对 USB PD 应用优化，支持 线缆压降补偿、快速输出放电 和 扩频调制，简化 EMI 设计。提供 锁存保护（CXSB6635）和 打嗝恢复（CXSB6635H）两种选项，满足不同系统可靠性需求。采用 WQFN-40L 5×5mm 封装，是高性能 USB PD 电源系统的理想核心控制器。

2. 主要特点与技术亮点

• 双向功率传输：支持 Forward（VIN→VOUT）和 Reverse（VOUT→VIN）两种方向，适用于移动电源等应用。
• AnyVolt™ 恒压（CV）调节：11 位 DAC，分辨率 12.5mV/步（VOUT ratio=0.08V/V）或 20mV/步（VOUT ratio=0.05V/V），输出范围 3V-36V。
• AnyCurrent™ 恒流（CC）调节：9 位分辨率，通过输出电流检测电阻 R30（正向）或 R29（反向）设定，步进 24mA/step（GAIN_OCS=10x）。
• 可编程开关频率：250kHz 至 1MHz，支持效率与尺寸优化。
• 内置功率路径控制：集成电荷泵驱动外部 N-MOSFET（QC1/QC2/QA1/QA2），支持 USB-C 和 USB-A（1C1A）双端口 VBUS 控制。
• 动态电压调节（DVS）：可编程上升/下降斜率，支持 DVS 过程中强制 PWM 模式（Ramp-PWM）。
• 电缆压降补偿：8 档可调（10mΩ-200mΩ），补偿 USB 线缆电阻引起的压降。
• ADC 报告：11 位分辨率，可监测输入/输出电压、输入/输出电流、VBUSC 电压和 TSEN 温度。
• 外部温度检测：TSEN 引脚支持 NTC 热敏电阻，用于监测外部元件温度。
• 扩频调制：±8% 开关频率抖动，改善 EMI。
• 状态变化检测与 ALERT：推挽输出 ALERT 引脚，可向主机报告 UVLO、OVP、UVP、OCP、OTP 等事件。
• 嵌入式第二级 OCP（OCP4）：提供额外的过流保护层，增强系统安全性。

3. 引脚配置与功能描述

CXSB6635 采用 WQFN-40L 5×5mm 封装，主要引脚包括：VIN（功率输入）、PSINN（输入电流检测负端）、CSINP/CSINN（输入电流检测差分）、VOUT（输出）、PSOUTN（输出电流检测负端）、CSOUTP/CSOUTN（输出电流检测差分）、EN（使能）、BOOT1/BOOT2（高侧驱动自举）、HDRV1/HDRV2（高侧栅极驱动）、SW1/SW2（开关节点）、LDRV1/LDRV2（低侧栅极驱动）、VDD（内部 LDO 输出）、VDDP（栅极驱动电源）、COMPV/COMPI（补偿）、SS（软启动）、FB（反馈）、PGOOD（电源良好）、ALERT（中断输出）、TSEN（温度检测）、SCL/SDA（I2C 接口）、ADDRESS（I2C 地址选择）、VBUSC/VBUSA（USB-C/A VBUS 检测）、GPC/GPA（功率路径栅极驱动输出）。详细引脚分布请参考数据手册。

图1. 引脚封装图（WQFN-40L 5×5mm）

4. 典型应用电路

CXSB6635 的典型应用电路包含输入/输出电流检测电阻（10mΩ）、功率电感（4.7μH）、外置 N-MOSFET（Q1-Q4，40V 耐压）、输入/输出电容（电解+陶瓷）、自举电容、补偿网络、VDD/VDDP 旁路电容、可选的 RC 吸收网络，以及 USB-C 和 USB-A 功率路径 N-MOSFET（QC1/QC2/QA1/QA2）及其栅极驱动电阻。电路支持 USB PD 3.1 EPR 模式（28V/5A）和 SPR 模式（5V/9V/15V/20V），并支持正向和反向双向功率传输。

图2. 典型应用电路（CXSB6635）

5. 极限参数与电气特性

符号	参数	最大值	单位
VIN, PSINN, CSINP, CSINN, VOUT, PSOUTN, CSOUTP, CSOUTN	对 GND 电压	40	V
EN, DIS, VBUSC, VBUSA	对 GND 电压	40	V
GPC, GPA	对 GND 电压	50	V
BOOT1/BOOT2 对 SW1/SW2（DC）	—	6	V
BOOT1/BOOT2 对 SW1/SW2（<100ns）	—	-5 至 7.5	V
SW1/SW2 对 GND（DC）	—	40	V
SW1/SW2 对 GND（<100ns）	—	-5 至 45	V
LDRV1/LDRV2 对 GND（DC）	—	6	V
LDRV1/LDRV2 对 GND（<100ns）	—	-2.5 至 7.5	V
TJ	结温	150	°C
TSTG	存储温度	-65 至 150	°C
ESD（HBM）	人体模型	2	kV

参数	最小值	最大值	单位
VIN 输入电压	4.5	36	V
VOUT 输出电压	3	36	V
VDDP 供电电压	4.5	5.5	V
环境温度	-40	85	°C
结温	-40	125	°C

参数	条件	典型值	单位
VIN 工作范围	—	4.5-36	V
VOUT 工作范围	—	3-36	V
UVLO 阈值（VIN 上升）	正向	3	V
VDD 输出电压	IVDD=0-60mA	5	V
VDD 短路电流	—	120	mA
EN 高电平阈值	—	1.35	V
EN 低电平阈值	—	0.85	V
正常模式工作电流	PSM 不开关	35	mA
关断电流	EN=低	15	μA
开关频率（可编程）	—	250k-1M	Hz
软启动充电电流	—	6	μA
CV 调节精度	VOUT=5V/9V/12V/15V/20V	±1.5	%
CC 调节精度（输出）	VREF_CC_OUT=10/30/50mV，GAIN_OCS=10x	±1	mV
CC 调节精度（输入）	VREF_CC_IN=10/30/50mV，GAIN_ICS=10x	±3	mV
热关断阈值	—	150	°C

6. 工作原理与设计指导

6.1 4 开关双向升降压拓扑

CXSB6635 采用 四开关同步升降压拓扑，由两个高侧 MOSFET（Q1/Q4）和两个低侧 MOSFET（Q2/Q3）构成全桥结构。通过峰值电流模式控制，自动识别输入与输出电压关系，在 Buck、Boost 和 Buck-Boost 模式间无缝切换，确保宽输入电压范围内输出稳定。芯片支持 双向功率传输：Forward 模式（VIN→VOUT）适用于适配器给设备供电，Reverse 模式（VOUT→VIN）适用于移动电源等反向供电场景。

6.2 I2C 可编程 CV/CC 与 DVS

输出电压通过寄存器 0x01/0x02（OUT_CV）设定，范围 3V-36V，分辨率 12.5mV/步或 20mV/步（由 VOUT_RATIO 选择）。输出电流通过寄存器 0x03/0x04（OUT_CC）设定，9 位分辨率，配合输出电流检测电阻 R30（正向）或 R29（反向）实现恒流调节。DVS 功能支持上升/下降斜率独立编程（1V/ms、2.5V/ms、5V/ms、10V/ms），并可通过 Ramp-PWM 模式在 DVS 过程中强制 PWM 以受控方式改变电压。

6.3 功率路径控制

芯片内置 电荷泵 驱动外部 N-MOSFET（QC1/QC2/QA1/QA2），分别控制 USB-C（VBUSC）和 USB-A（VBUSA）的 VBUS 通路。寄存器 0x29 可独立使能/禁用每个功率路径，并选择使用 N-MOSFET 或 P-MOSFET（支持 P-MOSFET 时需外部电平转换）。在 Forward 模式且 VBUS=5V 时，内部驱动器可提供 5V 栅极驱动电压，直接驱动 N-MOSFET，无需额外电平转换，降低 BOM 成本。

6.4 模式选择与 PSM

• PSM（Power Saving Mode）：轻载时自动降低开关频率，减少开关损耗，提升轻载效率。通过寄存器 0x0D[7] 控制（0=PSM，1=FCCM）。
• FCCM（Forced CCM）：强制固定频率 PWM 工作模式，适合对纹波和 EMI 要求严格的场景。

6.5 软启动与保护

软启动时间通过 SS 引脚外接电容 CSS 设定，充电电流约 6μA。保护功能包括：

• UVLO：VIN、VOUT、VDD、VDDP 低于阈值时关断（正向/反向分别监测）。
• 输出 OVP/UVP：OVP 阈值可调（115%-120%），UVP 阈值可调（70%-90%），支持 VBUSC/VBUSA 独立 OVP/UVP（默认禁用）。
• 输出 OCP（OCP1-OCP4）：四档过流保护，OCP4 为嵌入式第二级保护，阈值和延迟可编程。
• 输入峰值/平均电流限制：逐周期限制输入电流，保护功率级。
• OTP：结温超过 150°C 时关断。
• 引脚短路保护：防止相邻引脚短路导致烟雾、火灾等风险。
• 故障类型：CXSB6635 为锁存关断（需 I2C 复位），CXSB6635H 为打嗝恢复。

6.6 线缆压降补偿

通过寄存器 0x0E[2:0] 可设置 8 档补偿电阻（10mΩ-200mΩ），在重载时自动提高输出电压，补偿 USB 线缆上的压降，确保终端设备获得准确电压。

6.7 电感与电容选型

• 电感 L：推荐 4.7μH，饱和电流 ≥ 峰值电流，低 DCR。Buck 模式最小电感 L_BUCK = ((VIN-VOUT) × VOUT) / (ΔIL × fSW × VIN)，Boost 模式 L_BOOST = (VIN × (VOUT-VIN)) / (ΔIL × fSW × VOUT)。
• 输入电容 CIN：推荐 10μF 陶瓷 + 100μF 电解（35V 耐压），靠近检测电阻 R29（正向）或 R30（反向）。
• 输出电容 COUT：推荐 10μF 陶瓷 + 100μF 电解（35V 耐压），靠近检测电阻 R30（正向）或 R29（反向）。
• 电流检测电阻：R29/R30 典型 10mΩ/1206/1W，建议使用 Kelvin 连接。

7. 基于 CXSB6635 的 USB PD 移动电源设计实例

设计目标：一款 140W USB PD 移动电源，支持双向功率传输。输入/输出端口为 USB-C，支持 5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/5A、28V/5A（EPR），电池侧电压 12V-24V（多串锂电），需通过 I2C 动态调节输出电压和电流，并支持线缆补偿和功率路径控制。

• 系统配置：选用 CXSB6635（锁存保护版本），VIN（电池侧）=12V-24V，VOUT（VBUS）=5V-28V，IOUT_MAX=5A。
• 电感：4.7μH，饱和电流 ≥ 10A（如 AMPI1770ED4R7MT）。
• 输入电容：100μF/35V 电解 + 10μF/50V 陶瓷 × 4。
• 输出电容：100μF/35V 电解 + 10μF/50V 陶瓷 × 4。
• 外置 MOSFET：Q1-Q4 选用 40V/30A N-MOSFET（如 SM4037NHKP），功率路径 QC1/QC2 选用 40V N-MOSFET（如 SM3430NHQA）。
• 电流检测电阻：R29=R30=10mΩ/1206/1W。
• I2C 控制：主控通过 I2C 设置 OUT_CV 和 OUT_CC 寄存器，实现 PD 协议要求的电压/电流档位切换。DVS 斜率设为 5V/ms，满足快速响应要求。
• 功率路径：寄存器 0x29 使能 USB-C 路径（GPC），当 VBUS 输出 5V 时，内部驱动可直接开启 N-MOSFET。
• 反向模式：当设备作为电源（反向）时，VOUT 侧连接电池，VIN 侧连接 VBUS，芯片自动切换方向，寄存器 0x0C[7] 需配置（反向 OVP/UVP 禁用）。
• 线缆补偿：设置 IR_COMPR=80mΩ，补偿线缆压降。
• 保护配置：OVP 设为 115%，UVP 设为 70%，OCP1=6.5A，OCP2=8A，OCP3=10A，OCP4 作为后备保护。

8. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：输入侧（Q1/Q2/CIN/R29）和输出侧（Q3/Q4/COUT/R30）的功率回路应尽量短，走线宽而短。
• 电流检测 Kelvin 连接：R29 和 R30 采用差分 Kelvin 走线，CSINP/CSINN 和 CSOUTP/CSOUTN 直接从电阻两端引出。
• 开关节点面积最小化：SW1 和 SW2 为高频开关节点，铜皮面积尽量小以减少 EMI。
• 栅极驱动走线：HDRVx 和 LDRVx 走线应短而宽（30mil），减小驱动回路电感。
• 自举电容靠近芯片：CBOOT1/CBOOT2 靠近 BOOTx 和 SWx 引脚。
• 功率路径驱动走线：GPC/GPA 走线适当加宽，确保快速开关 N-MOSFET。
• 补偿和反馈网络就近放置：COMPV/COMPI 网络和 FB 引脚周围避开噪声源。
• VDD/VDDP 旁路：4.7μF 陶瓷电容靠近 VDD 和 VDDP 引脚。
• 地线分割：AGND 和 GND（功率地）分离，在芯片下方单点连接。
• 散热：WQFN-40L 底部 Exposed Pad 焊接至大面积地平面，加过孔辅助散热。θJA 为 27.5°C/W，在 TA=25°C 时最大功耗约 3.63W。

9. 订购信息与技术支持

CXSB6635 采用 WQFN-40L 5×5mm 封装，无铅、RoHS 合规。提供两种版本：CXSB6635（锁存关断保护）和 CXSB6635H（打嗝恢复保护）。I2C 地址可通过 ADDRESS 引脚选择（0x2C 或 0x2D）。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、参考设计和 FAE 现场支持。如需获取完整数据手册、应用笔记或设计咨询，请通过以下方式联系。