系列选型： CXSB6637A（WQFN-16L，动态相数控制）| CXSB6637B（WQFN-24L，带 MODE 引脚）| CXSB6637C（WQFN-24L，强制双相）| CXSB6637D（WQFN-16L，与 A 类似但引脚有差异）| 4.5V-13.2V 输入 | 可调频率 100kHz-1MHz | 支持单/双相自动切换 | 无损电流检测 | 外部基准输入 | 快速负载响应。

 

1. 产品概述与市场定位

在高端图形卡（GPU）、台式机主板内存供电（VTT）以及高密度电压调节模块（VRM）中，系统需要从 12V 电源轨产生低电压（如 1V-3.3V）、大电流（数十安培）的稳定输出，同时要求高效率、快速瞬态响应和紧凑的 PCB 面积。CXSB6637 系列作为一款 双相同步降压控制器，通过将两个功率级并联，有效降低每个相位的电流应力、减少输出纹波，并提高整体功率密度。其 电压模式 PWM 控制 配合外部补偿网络，可针对不同输出电容和负载特性进行优化，确保环路稳定性。芯片的 动态相数控制 功能在轻载时自动关闭第二相，减少开关损耗和驱动损耗，提升轻载效率；重载时自动开启双相，保证足够的输出能力。此外，无损 RDS(ON) 电流检测 不仅省去了外部电流采样电阻，降低了 BOM 成本，还支持 电流平衡 和 可编程过流保护（OCP），确保多相之间的均流和系统安全。CXSB6637 系列提供多种封装和功能版本（A/B/C/D），覆盖从 16 引脚到 24 引脚的不同需求，为 GPU 核心供电、内存供电等应用提供了灵活、高效、可靠的解决方案。

2. 主要特点与技术亮点

• 单 IC 供电：仅需 4.5V 至 13.2V 单一电源，内置 9V LDO 为栅极驱动供电。
• 可调栅极驱动电压：PVCC9 输出可调节，优化 MOSFET 驱动效率。
• 内置自举二极管：简化高侧驱动电路，减少外部元件。
• 相位交叉抖动抑制（CJS™）：降低系统 EMI。
• 占空比范围：支持 0% 至 80% 占空比，适应宽输出电压范围。
• 电流报告功能：IMAX 引脚输出电压与负载电流成比例，可用于系统监测。
• 手动/自动相数控制：通过 MODE 引脚电阻设定切换阈值，或强制单/双相。
• 打嗝模式 OCP：过流后关闭输出并周期性重启，降低故障功耗。
• 多重保护：欠压锁定（UVLO）、过温保护（OTP）以及自适应死区时间控制。

3. 引脚配置与系列差异

CXSB6637 系列提供 WQFN-16L（3×3mm）和 WQFN-24L（4×4mm）两种封装，各版本功能差异如下：

• CXSB6637A（WQFN-16L）：支持动态相数控制（通过 MODE 引脚电阻设定），集成 QR1/QR2 快速响应引脚。
• CXSB6637B（WQFN-24L）：额外提供 REFIN 外部基准输入、MODE 引脚以及 QR1/QR2 引脚，功能最全。
• CXSB6637C（WQFN-24L）：无 MODE 引脚，强制双相工作，适合固定大电流应用。
• CXSB6637D（WQFN-16L）：与 A 类似但引脚分配略有不同，适用于特定 PCB 布局。

主要引脚包括：VCC/PVCC（供电）、PVCC9（9V LDO 输出）、BOOT1/2（自举电容）、UGATE1/2（高侧栅极驱动）、PHASE1/2（开关节点）、LGATE1/2（低侧栅极驱动）、FB（反馈）、COMP（补偿）、SS/EN（软启动/使能）、RT（频率设定）、IMAX（电流报告/OCP 设定）、MODE（相数控制，部分版本）、REFIN（外部基准，部分版本）、QR1/QR2（快速响应设定）。详细引脚分布请参考数据手册。

图1. 引脚封装图（WQFN-16L 与 WQFN-24L）

4. 典型应用电路

CXSB6637 系列的典型应用电路包含输入电容 CIN、功率电感 L1/L2、输出电容 COUT、外置 N-MOSFET（高侧和低侧）、自举电容 CBOOT、频率设定电阻 RRT、软启动电容 CSS、补偿网络（RC/CC/CP）以及 OCP 设定电阻 RIMAX。各版本引脚差异需参考具体数据手册。

图2. 典型应用电路（CXSB6637 系列）

5. 极限参数与电气特性

符号	参数	最大值	单位
VCC, PVCC, PVCC9	对 AGND 电压	15	V
BOOTx 对 PHASEx	电压	15	V
UGATEx 对 PHASEx	电压	BOOTx-PHASEx+0.3	V
LGATEx 对 PGNDx	电压	PVCC9+0.3	V
其他引脚	对 AGND 电压	6	V
PD（WQFN-16L）	功耗（TA=25°C）	1.471	W
PD（WQFN-24L）	功耗（TA=25°C）	1.923	W
θJA（WQFN-16L）	热阻	68	°C/W
θJA（WQFN-24L）	热阻	52	°C/W
TJ	结温	150	°C
TSTG	存储温度	-65 至 150	°C
ESD（HBM）	人体模型	2	kV
ESD（MM）	机器模型	200	V

参数	最小值	最大值	单位
VCC 输入电压	4.5	13.2	V
环境温度	-40	85	°C
结温	-40	125	°C

参数	条件	典型值	单位
VCC 工作范围	—	4.5-13.2	V
PVCC9 输出电压	—	9	V
工作电流（ICC）	UGATE/LGATE 开路	6.5	mA
关断电流（ISHDN）	UGATE/LGATE 开路	4	mA
VCC POR 上升阈值	PVCC9 上升	4.1	V
开关频率（fosc）	RRT=30kΩ	200	kHz
频率范围	—	100-1000	kHz
反馈基准电压（VFB）	—	0.6	V
误差放大器跨导（gm）	—	1.8	mA/V
误差放大器源/灌电流	—	360	μA
软启动充电电流（ISS）	—	10	μA
电流检测增益（GM）	—	165	μA/V
MODE 引脚电压（VMODE）	—	0.6	V
强制单相电流（IMODE）	—	250	μA
强制双相电流（IMODE）	—	1	μA
最小 LGATE 脉冲宽度	—	300	ns

6. 工作原理与设计指导

6.1 电压模式 PWM 控制与外部补偿

CXSB6637 采用 电压模式 PWM 控制，其调制器增益由输入电压和振荡器斜坡幅度决定。外部补偿网络（Type II 或 Type III）用于调整环路带宽和相位裕度，确保在不同输出电容和负载条件下的稳定性。补偿设计需考虑 LC 滤波器的双极点、ESR 零点以及开关频率，通常将穿越频率设为开关频率的 1/10 至 1/5，并保证足够的相位裕度（>45°）。

6.2 无损电流检测与电流平衡

芯片通过检测低侧 MOSFET 导通时的压降（RDS(ON)）来感知每相电流。检测到的电流信号用于 电流平衡：如果某一相电流偏小，控制器会微调该相的占空比以增加其电流，确保两相电流均衡。电流信号经采样保持后，以电流形式注入 IMAX 引脚，通过外接电阻 RIMAX 转换为电压，用于 过流保护（OCP） 和 电流报告（IMAX 引脚电压与负载电流成比例）。

6.3 动态相数控制（MODE 引脚）

通过 MODE 引脚外接电阻 R MODE，可设定单/双相切换阈值。内部 0.6V 基准在 RMODE 上产生电流 IMODE = 0.6/RMODE。当 IMAX 引脚电流高于 3/5 × IMODE 时，控制器进入双相工作；当低于 2/5 × IMODE 时，切回单相。也可强制单相（IMODE > 250μA）或强制双相（IMODE < 4μA）。对于 CXSB6637C（无 MODE 引脚），固定双相工作。

6.4 快速负载响应（QR）

在负载瞬变时，输出电压跌落会触发快速响应比较器，强制所有相的高侧 MOSFET 导通、低侧关断，快速提升电感电流，减小输出电压下冲。QR 阈值通过 RQR2 设定，QR 脉冲宽度通过 CQR1 设定，提供可调的瞬态增强能力。

6.5 软启动与过流保护（OCP）

SS/EN 引脚外接电容 CSS，内部 10μA 电流源充电，实现输出电压的平滑上升。软启动期间，如果发生 OCP，芯片会继续软启动但限制输出；软启动完成后若仍过流，则进入 打嗝模式：关闭输出，CSS 放电至 0.5V 后重新启动，若连续 3 次打嗝仍过流则锁存，需 VCC POR 复位。

6.6 外部基准输入（REFIN）

部分版本（如 B）支持外部基准输入，范围 0.4V 至 2.5V。当 REFIN 悬空时，内部 10μA 上拉使 FB 跟踪内部 0.6V 基准；若施加外部电压，则 FB 跟踪该电压，实现更灵活的输出电压设定。

6.7 元件选型指导

• 开关频率设定：通过 RT 引脚外接电阻 RRT 设定，参考关系为 fSW ≈ 200kHz（RRT=30kΩ），频率范围 100kHz-1MHz。
• 电感 L：电感值影响纹波电流，通常设计纹波为满载电流的 20%-30%。计算公式：L = (VIN - VOUT) × VOUT / (fSW × k × IOUT_MAX × VIN)，其中 k=0.2-0.3。
• 输出电容 COUT：需满足纹波和瞬态要求，低 ESR 陶瓷电容和 bulk 电容组合使用。
• 电流检测电阻 RIMAX：根据 OCP 阈值计算，公式见数据手册。推荐使用 1% 精度电阻。
• 补偿网络：采用 Type II 补偿，RC、CC、CP 值根据 LC 滤波器和 ESR 计算，典型值可参考数据手册。

7. 基于 CXSB6637A 的 GPU 核心供电设计实例

设计目标：一款高端显卡 GPU 核心供电，输入 12V，输出 1.0V/80A，要求高效率、快速瞬态响应，并支持轻载单相节能。

• 系统配置：选用 CXSB6637A（WQFN-16L），VIN=12V，VOUT=1.0V，IOUT_MAX=80A（双相每相 40A），开关频率 400kHz（RRT≈15kΩ）。
• 功率级：每相采用高侧和低侧 N-MOSFET（如 30V/50A），低侧 RDS(ON)≈2mΩ。
• 电感：每相 0.33μH，饱和电流 ≥50A（如 Coilcraft 或 Vishay 系列）。
• 输入电容：100μF 陶瓷 + 470μF 电解，靠近 MOSFET 放置。
• 输出电容：陶瓷电容 22μF × 20 颗 + 大容量 polymer 电容（如 330μF/2.5V × 4）。
• 软启动电容：0.1μF，软启动时间约 6ms。
• OCP 设定：RIMAX 根据公式计算，设 OCP 阈值为 90A，选用 10kΩ 电阻。
• MODE 电阻：设定相数切换阈值，使轻载（<20A）时单相工作，重载时双相。
• 补偿网络：根据输出 LC 滤波器设计 Type II 补偿，RC≈5.6kΩ，CC≈22nF，CP≈100pF。
• 效率：重载时效率可达 90% 以上，轻载时单相工作提升效率。

8. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：输入电容、高侧 MOSFET、低侧 MOSFET、电感、输出电容形成的回路应尽量短，走线宽而短。
• 栅极驱动走线：UGATE/LGATE 走线应短而宽（≥20mil），减少寄生电感，避免误触发。
• 自举电容靠近芯片：CBOOT1/2 应紧靠 BOOT 和 PHASE 引脚。
• 电流检测走线（Kelvin）：PHASE 和 PGND 走线应直接连接到低侧 MOSFET 的漏极和源极，避免大电流路径干扰。
• 小信号元件就近放置：FB、COMP、RT、IMAX、MODE、SS 等引脚外围元件应靠近芯片，并远离 SW 节点。
• 地线分割：PGND（功率地）和 AGND（模拟地）分开，在芯片下方或 Exposed Pad 处单点连接。
• 散热设计：Exposed Pad 必须焊接至大面积地平面，并加过孔散热。WQFN-16L θJA 为 68°C/W，在 TA=25°C 时最大功耗 1.47W；WQFN-24L θJA 为 52°C/W，最大功耗 1.92W。
• 多相布局对称性：两相的功率级和驱动走线应尽量对称，以保证电流均衡。

9. 订购信息与技术支持

CXSB6637 系列提供 WQFN-16L（3×3mm） 和 WQFN-24L（4×4mm） 两种封装，包含四个版本：CXSB6637A、CXSB6637B、CXSB6637C、CXSB6637D，满足不同功能需求。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。