核心优势： 双相同步降压 | COT 控制，快速瞬态响应 | PWM-VID 动态调压 | 外部基准输入（0V-2.5V）| 单/双相 DEM/CCM 模式切换 | 无损 RDS(ON) 电流检测 | 集成高电流驱动器 | 可调软启动 | 完整保护（OVP/UVP/OCP/OTP）| 远程电压检测 | PGOOD 指示 | WQFN-20L 3×3mm 封装。

 

1. 产品概述与市场定位

在高端图形卡（GPU）、台式机主板以及服务器中，核心电压（Vcore）和内存供电（VTT）需要从 12V 或 5V 电源轨产生低电压（如 0.8V-1.5V）、大电流（数十安培）的稳定输出，同时要求极高的动态响应速度和精确的电压调节能力。CXSB6638B 作为一款 双相同步降压控制器，通过将两相功率级并联，有效降低每相电流应力、减小输出纹波，并提升整体功率密度。其 COT 控制架构 提供卓越的负载瞬态响应，无需复杂补偿，且开关频率几乎恒定。芯片的 PWM-VID 接口 允许主控通过脉宽调制信号动态调整输出电压，支持从待机电压到满载电压的无缝过渡，满足现代处理器对动态电压调节（DVS）的严苛要求。此外，外部基准输入（REFIN） 使输出电压可由外部电压源任意设定，增强了系统灵活性。芯片内置 高电流 MOSFET 驱动器 和 自举二极管，简化外围电路，减少 BOM 数量。CXSB6638B 采用 WQFN-20L 3×3mm 超小封装，为高密度电源设计提供了紧凑、高效的解决方案。

2. 主要特点与技术亮点

• 集成高电流驱动器：内置两个高电流栅极驱动器，可直接驱动大功率 MOSFET，无需外部驱动器 IC。
• 自适应死区时间：防止高低侧 MOSFET 直通，提高效率。
• PWM-VID 动态控制：通过 PWM 信号占空比调节输出电压，支持宽动态范围，步进分辨率灵活可调。
• 外部软启动可编程：通过 OCSET/SS 引脚外接电容和电阻，设定软启动时间，抑制启动浪涌电流。
• 温度补偿电流限制：内置温度系数补偿 RDS(ON) 随温度变化，提高限流精度。
• 负电流限制：防止输出电容放电时过大的反向电流，保护 MOSFET。
• 电源良好指示（PGOOD）：开漏输出，指示输出电压是否在正常范围内。
• 低关断电流：关断模式下功耗 < 10μA，适合待机应用。

3. 引脚配置与功能描述

CXSB6638B 采用 WQFN-20L 3×3mm 封装，主要引脚包括：BOOT1/BOOT2（自举供电）、UGATE1/UGATE2（高侧栅极驱动）、PHASE1/PHASE2（开关节点）、LGATE1/LGATE2（低侧栅极驱动）、PVCC（5V 偏置电源）、EN（使能）、PSI（模式选择）、VID（PWM-VID 输入）、REFIN（外部基准输入）、REFADJ（基准调整输出）、VREF（2V 参考输出）、TON（频率设定）、RGND（远程地检测）、VSNS（远程正检测）、OCSET/SS（限流/软启动设定）、PGOOD（电源良好）、GND（地及 Exposed Pad）。详细引脚分布请参考数据手册。

图1. 引脚封装图（WQFN-20L 3×3mm）

4. 典型应用电路

CXSB6638B 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（高低侧各两个）、自举电容 CBOOT1/CBOOT2、频率设定电阻 RTON、限流/软启动电阻 ROCSET 及电容 CSS、远程检测电阻 RLocal、以及 PWM-VID 外部电阻分压网络（RREF1/RREF2/RBOOT/RREFADJ）。电路支持双相或单相工作，可适应不同负载需求。

图2. 典型应用电路（CXSB6638B）

5. 极限参数与电气特性

符号	参数	最大值	单位
TON	对 GND 电压	30	V
RGND	对 GND 电压	±0.7	V
BOOTx 对 PHASEx（DC）	—	6	V
BOOTx 对 PHASEx（<100ns）	—	7.5	V
BOOTx 对 GND（DC）	—	36	V
PHASEx 对 GND（DC）	—	30	V
UGATEx 对 GND（DC）	—	36	V
UGATEx 对 PHASEx（DC）	—	6	V
LGATEx 对 GND（DC）	—	6	V
其他引脚	对 GND 电压	6.5	V
PD（WQFN-20L）	功耗（TA=25°C）	2.67	W
θJA	热阻	30	°C/W
θJC	结壳热阻	7.5	°C/W
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	2.5	26	V
PVCC 供电电压	4.5	5.5	V
环境温度	-10	85	°C
结温	-10	105	°C

参数	条件	典型值	单位
PVCC 工作范围	—	4.5-5.5	V
PVCC 工作电流	1 相 DEM，不开关	0.4	mA
PVCC 关断电流	EN=0	10	μA
PVCC POR 上升阈值	—	4.1	V
POR 滞回	—	0.3	V
开关频率（fSW）	RTON=500kΩ	300	kHz
最小导通时间	—	70	ns
最小关断时间	—	300	ns
EN 上升阈值	—	1.2	V
EN 下降阈值	—	0.55	V
PSI 高电平（2 相 CCM）	—	1.6-5.5	V
PSI 中高（2 相 DEM）	—	1.08-1.35	V
PSI 中低（1 相 CCM）	—	0.7-0.88	V
PSI 低电平（1 相 DEM）	—	0-0.4	V
VID 逻辑高（1.8V GPIO）	—	1.2	V
VID 逻辑低	—	0.6	V
VID 三态电压	—	0.8-1.05	V
零电流交叉阈值	—	8	mV
VREF 输出电压	—	2	V
限流设定电流（IOCSET）	软启动后	10	μA

6. 工作原理与设计指导

6.1 COT 控制与开关频率设定

CXSB6638B 采用 恒定导通时间（COT） 控制，其导通时间由输入电压、输出电压和 RTON 电阻决定：
TON = (2 × VOUT × 3.2p) / (VIN - 0.5) × RTON
开关频率近似为 fSW = VOUT / (VIN × TON)，在宽输入电压范围内保持相对恒定。推荐工作频率范围为 250kHz 至 750kHz。RTON 电阻连接在 VIN 和 TON 引脚之间，典型值可参考数据手册图表。

6.2 工作模式选择（PSI 引脚）

通过 PSI 引脚电压可灵活选择四种工作模式：

• 1 相 DEM（PSI < 0.4V）：单相二极管仿真，轻载高效。
• 1 相 CCM（PSI 0.7V-0.88V）：单相强制连续模式，固定频率。
• 2 相 DEM（PSI 1.08V-1.35V）：双相二极管仿真，轻载高效。
• 2 相 CCM（PSI 1.6V-5.5V）：双相强制连续模式，适合重载。

DEM 模式在轻载时自动降低开关频率，减少开关损耗；CCM 模式保持固定频率，适合对噪声敏感的应用。

6.3 PWM-VID 动态电压调节

芯片支持 PWM-VID 接口，通过 VID 引脚输入 PWM 信号，经外部电阻网络（RREF1/RREF2/RBOOT/RREFADJ）在 REFIN 引脚产生可调基准电压。输出电压跟随 REFIN 电压变化。VID 信号为三态逻辑（高、低、浮空），对应不同的工作模式（启动模式、待机模式、正常模式）。动态电压调节的上升/下降斜率可通过 CREFADJ 或 CREFIN 电容设定，实现受控的电压过渡。

6.4 远程电压检测（Remote Sense）

VSNS 和 RGND 引脚用于远程检测负载端的实际电压，补偿 PCB 走线压降。在远程检测应用中，建议在 VSNS-VOUT 和 RGND-GND 之间各串联一个 10Ω-100Ω 的电阻（RLocal）；若不使用远程检测，则 RLocal 为 0Ω。

6.5 软启动与电流限制

软启动可通过内部（默认）或外部方式实现。外部软启动由 OCSET/SS 引脚外接电容 CSS 和电阻 ROCSET 共同设定，内部 50μA 电流源充电，软启动时间 tSS 计算公式见数据手册。电流限制阈值由 ROCSET 设定，关系为 VOCSET = (IOCSET × ROCSET) / 12，其中 IOCSET=10μA（软启动后）。若 ROCSET 悬空，内部默认阈值为 200mV。

6.6 保护机制

• 过压保护（OVP）：若 VREFIN ≤ 1.33V，OVP 阈值为 2V；若 >1.33V，阈值为 1.5×VREFIN。触发后 UGATE 拉低，LGATE 强制高，锁存直至 POR 复位。
• 欠压保护（UVP）：VOUT 低于设定值的 40% 时触发，所有栅极驱动拉低，锁存。
• 逐周期谷值电流限制：检测低侧 MOSFET 的 RDS(ON) 压降，若超过限流阈值，则禁止新的开关周期，直到电流下降。
• 负电流限制：限制电感反向电流，防止输出电容过放电。
• 过温保护（OTP）：结温超过阈值时关断，冷却后自动恢复。

6.7 元件选型指导

• 电感 L：推荐纹波电流为满载电流的 20%-40%，计算公式 Lmin = (VIN - VOUT) / (fSW × k × IOUT_rated) × (VOUT / VIN)，k=0.2-0.4。
• 输入电容：电压额定值应大于最大输入电压的 1.5 倍，RMS 电流需满足 I_RMS = IOUT × √(D × (1-D))，D = VOUT/VIN。
• 输出电容：需兼顾 ESR 和容值，满足纹波和瞬态要求，推荐使用有机半导体或聚合物电容。
• MOSFET 选型：高侧 MOSFET 注重低栅极电荷（Qg），低侧 MOSFET 注重低 RDS(ON)。
• RTON 电阻：根据目标频率选择，可参考数据手册中的 RRTON vs. fSW 曲线。

7. 基于 CXSB6638B 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/60A，要求支持 PWM-VID 动态调压，轻载时进入单相 DEM 模式以提高效率。

• 系统配置：选用 CXSB6638B，VIN=12V，VOUT=1.0V（由 REFIN 设定），IOUT_MAX=60A（双相每相 30A），开关频率 300kHz（RTON≈500kΩ）。
• 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 ≥40A。
• 输入电容：100μF 陶瓷 + 470μF 电解，靠近 MOSFET。
• 输出电容：陶瓷 22μF × 20 颗 + 聚合物电容 330μF/2.5V × 4。
• 远程检测：VSNS 和 RGND 通过 10Ω 电阻连接至负载端。
• PWM-VID 电路：按数据手册计算 RREF1/RREF2/RBOOT/RREFADJ，使 REFIN 范围为 0.6V-1.2V（对应 VOUT 0.6V-1.2V）。
• PSI 控制：由主控根据负载电流设置 PSI 电压，轻载时切换至 1 相 DEM。
• 电流限制：设每相谷值限流为 35A，计算 ROCSET 值，并考虑温度补偿。
• 软启动：外部软启动，CSS=0.1μF，ROC SET=10kΩ，启动时间约 2ms。

8. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：输入电容、高低侧 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），避免寄生电感。
• 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。
• 模拟小信号远离开关节点：VSNS、RGND、EN、PSI、VID、PGOOD、VREF、TON、REFADJ、REFIN 等引脚走线应远离 PHASE、UGATE、LGATE、BOOT 等噪声节点。
• 地线分割：PGND 和 AGND 分开，在 Exposed Pad 处单点连接。
• 散热设计：Exposed Pad 焊接至大面积地平面，加过孔辅助散热。θJA 为 30°C/W，在 TA=25°C 时最大功耗 2.67W（按 TJ=105°C 计算）。
• 远程检测走线：VSNS 和 RGND 走线应采用差分对，并避开噪声源。

9. 订购信息与技术支持

CXSB6638B 采用 WQFN-20L 3×3mm 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。