系列选型： CXSB6640A（PWM 三态 1.95V，无 Pre-Short UVP）| CXSB6640B（PWM 三态 1.65V，无 Pre-Short UVP）| CXSB6640D（PWM 三态 1.65V，带 Pre-Short UVP）| 3/2/1 相可配置 | AC G-NAVP™ 拓扑 | PWM-VID 动态调压 | DCR/SPS 电流检测 | 完整保护（OVP/UVP/OCP/OTP）| WQFN-20L 3×3mm 封装。

 

1. 产品概述与市场定位

在高端图形处理器（GPU）供电领域，OVR3i+ 规范对核心电压的精度、动态响应和效率提出了极为严苛的要求。CXSB6640 系列作为一款 多相同步降压控制器，通过 3/2/1 相灵活配置，能够为 GPU 核心提供高达数百安培的电流能力，同时保持卓越的电压调节精度和瞬态响应。其 AC G-NAVP™ 拓扑 是 Richtek 专有的自适应电压定位技术，利用内部 GM 放大器的有限直流增益结合电流模式控制，使开关频率随 VID、负载和输入电压变化，从而在全负载范围内优化效率，即使在连续导通模式（CCM）下也能显著提升轻载效率。配合 CCRCOT 技术，在整个输入/输出范围内实现了极低的输出电压纹波，确保 GPU 等敏感负载的稳定工作。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 BOOT 模式、待机模式和正常模式三种工作状态，满足 GPU 在不同性能状态下的电压需求。此外，PINSET1/PINSET2 多功能引脚设计大幅减少了封装引脚数量，通过电阻分压即可配置软启动斜率、斜坡幅度、电流检测模式等关键参数，简化了系统设计。CXSB6640 系列支持 DCR 电流检测 和 SPS（Smart Power Stage）电流检测，兼容主流 DrMOS 方案，为设计者提供了极大的灵活性。采用 WQFN-20L 3×3mm 超小封装，是 OVR3i+ 规范 GPU 核心供电的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• AC G-NAVP™ 拓扑：Richtek 专有技术，频率随 VID、负载和输入电压变化，在 CCM 下也能优化效率。
• CCRCOT（恒流纹波 COT）：在整个输入/输出范围内提供优异的输出电压纹波性能。
• PWM-VID 动态电压控制：通过 PWM 信号占空比调节输出电压，支持 BOOT、待机和正常三种模式。
• 多相硬件配置：通过 ISENx 引脚上拉电阻设定相数（3/2/1 相），灵活适配不同功率等级。
• PINSET1/PINSET2 多功能引脚：可配置软启动斜率（3 档）、斜坡幅度（16 档）、DrMOS IMON 使能、Auto-ZCD 使能、AI 增益（4 档）及逐相电流限制阈值。
• AC-Droop 控制：在负载瞬态时临时调整 VID 目标值，有效抑制振铃和过冲，适用于零负载线应用。
• Auto-ZCD（自动过零检测）：支持 DrMOS 的 ZCD# 引脚控制，在轻载时优化效率。
• NTC 温度补偿：在 DCR 电流检测模式下，支持 NTC 电阻网络补偿 DCR 随温度的变化，提高限流精度。
• Pre-Short UVP（仅 CXSB6640D）：提供预短路欠压保护，增强系统安全性。
• 远程差分电压检测：VSEN 和 FBRTN 引脚直接检测负载端电压，补偿 PCB 走线压降。

3. 引脚配置与功能描述

CXSB6640 系列采用 WQFN-20L 3×3mm 封装，主要引脚包括：PG（电源良好，开漏输出）、EN（使能）、PSI（功率状态设置）、PWMDID（PWM-VID 输入）、REFADJ（基准调整输出）、REFIN（外部基准输入）、VREF（2V 参考输出）、VIN（频率设定输入）、FBRTN（远程地检测）、VSEN（远程正检测）、PINSET1（软启动/斜坡/限流设定）、PINSET2（IMON/Auto-ZCD/AI 增益设定）、CSN（电流检测参考输出）、ISEN[3:1]（相电流检测输入/相数配置）、VCC（5V 偏置电源）、PWM[3:1]（PWM 输出）、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

CXSB6640 系列的典型应用电路包含输入电容 CIN、功率电感 L1/L2/L3、输出电容 COUT、外置 DrMOS 或 MOSFET 驱动级、DCR 检测网络（Rx/Cx）或 SPS 电流检测网络、PWM-VID 外部电阻分压网络（RREF1/RREF2/RBOOT/RREFADJ）、PINSET1/PINSET2 分压电阻网络、频率设定电阻 RTON 以及可选的 NTC 温度补偿网络。电路支持 3 相、2 相或 1 相工作，可适配不同负载需求。

图2. 典型应用电路（CXSB6640 系列）

5. 极限参数与电气特性

符号	参数	最大值	单位
VIN	对 GND 电压	28	V
VCC	对 GND 电压	6	V
FBRTN	对 GND 电压	±0.3	V
其他引脚	对 GND 电压	6	V
PD（WQFN-20L）	功耗（TA=25°C）	3.33	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	2.7	25	V
VCC 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
VCC 工作范围	—	4.5-5.5	V
VCC 工作电流	EN=高，不开关	6	mA
VCC 关断电流	EN=0	10	μA
VCC POR 上升阈值	—	4.3	V
VCC UVLO 下降阈值	—	4.1	V
EN 上升阈值	—	0.7	V
EN 下降阈值	—	0.3	V
PSI 高电平（全相 CCM）	—	1.6-5.5	V
PSI 中电平（全相 DEM）	—	0.8-1.2	V
PSI 低电平（1 相 DEM）	—	0-0.4	V
VREF 输出电压	—	2	V
PWM-VID 逻辑高（1.8V GPIO）	—	1.2	V
PWM-VID 逻辑低	—	0.6	V
PWM-VID 三态电压（A 版）	—	1.95	V
PWM-VID 三态电压（B/D 版）	—	1.65	V
绝对 OVP 阈值（VREFIN ≤ 1.33V）	—	2	V
相对 OVP 阈值（VREFIN > 1.33V）	—	150	%
UVP 阈值	—	40	%
OVP 滤波时间	—	5	μs
UVP 滤波时间	—	3	μs
热关断阈值	—	150	°C

6. 工作原理与设计指导

6.1 AC G-NAVP™ 拓扑与 CCRCOT 技术

CXSB6640 系列采用 Richtek 专有的 AC G-NAVP™（Green Native Adaptive Voltage Positioning） 拓扑，利用内部 GM 放大器的有限直流增益结合电流模式控制，使开关频率随 VID、负载和输入电压自适应变化。与传统的固定频率 PWM 不同，AC G-NAVP™ 在 CCM 模式下也能根据负载情况调整频率，从而在全负载范围内优化效率。配合 CCRCOT（Constant Current Ripple COT） 技术，电感电流纹波在整个输入/输出范围内保持恒定，提供优异的输出电压纹波性能。

6.2 PWM-VID 动态电压调节

芯片通过 PWMDID 引脚接收 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 变化。PWMDID 信号为三态逻辑（高、低、浮空），对应三种工作模式：

• BOOT 模式：PWMDID 浮空，Q1 关断，REFIN 由电阻分压设定为 VBOOT（典型启动电压）。
• 待机模式：PWMDID 浮空，Q1 导通，REFIN 由 RSTANDBY 设定为低电压（< 0.3V）。
• 正常模式：PWMDID 由 PWM 信号驱动，Q1 关断，REFIN 在 Vmin 至 Vmax 范围内可调。

6.3 多相配置与工作模式

通过 ISENx 引脚 上拉电阻可配置相数：ISEN2 上拉至 VCC 则禁用 Phase2 和 Phase3（1 相），ISEN3 上拉则禁用 Phase3（2 相），全部下拉则为 3 相。通过 PSI 引脚 电压可设置三种工作模式：

• 1 相 DEM（PSI < 0.4V）：单相二极管仿真，轻载高效。
• 全相 DEM（PSI 0.8V-1.2V）：多相二极管仿真，轻载高效。
• 全相 CCM（PSI 1.6V-5.5V）：多相强制连续模式，适合重载。

6.4 PINSET1/PINSET2 多功能配置

通过两个多功能引脚的分压电阻网络，可配置以下参数：

• PINSET1：软启动斜率（3 档：1/2/6 mV/μs）和斜坡幅度（16 档，通过 RAMP<2:0> 设置）。
• PINSET2：斜坡幅度最高位（RAMP<3>）、DrMOS IMON 使能、Auto-ZCD 使能、AI 增益（4 档：禁用、1/16、2/16、4/16）。

斜坡幅度计算公式：VRAMP_AMP = 30000 × (16 - RAMP[3:0]) / fSW，建议默认 300mV 以平衡 PWM 抖动和瞬态性能。

6.5 DCR 与 SPS 电流检测

• DCR 电流检测：通过 Rx/Cx 低通滤波器重构电感电流信号，时间常数 Rx×Cx 需匹配 L/DCR。支持 NTC 温度补偿以提高限流精度。
• SPS 电流检测：支持 DrMOS 的电流输出或电压输出型 IMON 信号，通过 ISENx 与 CSN 引脚差分检测。需在 PINSET2 中使能 Dr.IMON 功能。

6.6 逐相电流限制

电流限制阈值通过 PINSET1 设定，结合 DCR 值或 SPS 的 IMON 增益计算。DCR 模式下，VOCSET = VREF - V_PINSET1_分压，限流阈值 ILIM = VOCSET / (DCR × 32)。

6.7 保护机制

• 过压保护（OVP）：VREFIN ≤ 1.33V 时阈值为 2V（绝对），>1.33V 时为 1.5×VREFIN（相对）。触发后启动 NVP 功能，PWM 受控拉低，45μs 后 VID 缓慢降至 0V，锁存需 POR 复位。
• 欠压保护（UVP）：VSEN 低于设定值的 40% 时触发，所有 PWM 置为三态，锁存需 POR 复位。
• 逐相电流限制：谷值电流检测，超过阈值则禁止新的 PWM 周期。
• 过温保护（OTP）：结温超过 150°C 时关断，冷却后自动恢复。
• Pre-Short UVP（仅 CXSB6640D）：启动前检测输出短路，增强安全性。

6.8 元件选型指导

• 频率设定电阻 RTON：计算公式见数据手册，推荐频率范围 150kHz-1.5MHz。
• 电感 L：DCR 需大于 0.2mΩ（保证检测精度），饱和电流需满足峰值电流需求。
• 输出电容 COUT：需满足纹波和瞬态要求，推荐使用低 ESR 的陶瓷电容或聚合物电容。
• DCR 检测网络：Rx×Cx = L/DCR，建议 Rx 用两颗 0603 电阻串联提高精度，Cx 使用 X7R 电容。
• PINSET 分压电阻：根据表 3-表 6 中的目标电压选择，确保电压精度在 ±1% 以内。

7. 基于 CXSB6640B 的 GPU 核心供电设计实例

设计目标：一款 OVR3i+ 规范的高端显卡 GPU 核心供电，输入 12V，输出 0.8V-1.2V（动态可调）/150A，要求支持 PWM-VID 动态调压，3 相工作，轻载时进入全相 DEM 模式以提高效率。

• 系统配置：选用 CXSB6640B（PWM 三态 1.65V），VIN=12V，VOUT 动态范围 0.8V-1.2V（通过 PWM-VID 设定），IOUT_MAX=150A（3 相每相 50A）。
• 功率级：每相采用 DrMOS（如 60A 级），支持 SPS 电流输出型 IMON。
• 电感：每相 0.22μH，DCR≈0.3mΩ。
• 输入电容：100μF 陶瓷 + 470μF 电解，靠近 DrMOS。
• 输出电容：陶瓷 22μF × 30 颗 + 聚合物电容 330μF/2.5V × 6。
• 相数配置：ISEN2、ISEN3 悬空（默认 3 相）。
• PWM-VID 电路：按数据手册计算 RREF1/RREF2/RBOOT/RREFADJ，使 REFIN 范围为 0.4V-0.6V（对应 VOUT 0.8V-1.2V）。
• PSI 控制：由主控根据负载电流设置，轻载时切换至全相 DEM。
• PINSET 配置：PINSET1 设软启动斜率 2mV/μs，斜坡幅度约 300mV（RAMP=11）；PINSET2 使能 Dr.IMON，AI 增益设 2/16，Auto-ZCD 使能。
• 电流限制：设每相谷值限流为 60A，通过 PINSET1 分压计算 VOCSET。
• 频率设定：RTON 根据目标频率 300kHz 计算，约 68kΩ。

8. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：输入电容、DrMOS、电感、输出电容形成的回路应尽量短，走线宽而短。
• 电流检测走线（Kelvin）：ISENx 和 CSN 走线应采用差分 Kelvin 连接，从检测电阻或 DCR 网络直接引出，避免大电流路径干扰。
• PINSET 分压网络就近放置：PINSET1/PINSET2 的分压电阻应靠近芯片，并远离开关节点。
• 远程检测走线：VSEN 和 FBRTN 走线应采用差分对，并避开噪声源，建议在控制器侧放置 RLocal（10Ω-100Ω）防止远端开路。
• 高频开关节点远离敏感信号：PWM 输出走线应远离 PINSETx、ISENx、CSN、VSEN、FBRTN 等模拟信号。
• 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 3.33W（按 TJ=105°C 计算）。
• DCR 检测布局：Rx/Cx 网络应靠近电感放置，检测走线从电感两端直接引出。

9. 订购信息与技术支持

CXSB6640 系列采用 WQFN-20L 3×3mm 封装，无铅、RoHS 合规。提供三个版本：CXSB6640A（PWM 三态 1.95V，无 Pre-Short UVP）、CXSB6640B（PWM 三态 1.65V，无 Pre-Short UVP）和 CXSB6640D（PWM 三态 1.65V，带 Pre-Short UVP）。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。