CXSB6642C 多相同步Buck控制器
8/7/6/5/4/3/2/1相 | PWM-VID | OVR4i+ GPU电源

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSB6642C | 封装：WQFN-40L（5×5mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSB6642C 是一款高度集成的多相同步 Buck 控制器，专为高性能图形处理器（GPU）核心电源设计，完全支持 nVidia OVR4i+ 规范。该芯片采用 Richtek 专有的 AC G-NAVP（Green Native AVP） 拓扑结构，基于内部 GM 放大器的有限直流增益与电流模式控制，实现了优异的负载瞬态响应和高效的电源管理。CXSB6642C 支持 8/7/6/5/4/3/2/1 相 硬件可配置工作模式，输入电压范围 2.8V 至 24V，偏置电压 4.5V 至 5.5V，工作结温范围 -40°C 至 125°C。芯片通过 PWM-VID 动态电压控制 和 外部参考输入 实现灵活的 GPU 电压调节，并集成了 I2C 串行通信接口 用于系统编程与状态监测。CXSB6642C 提供完整的故障保护功能，包括过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、通道过流限制（CH_OC）、总输出电流保护（SOC）和过温保护（OTP），是高可靠性 GPU 电源管理的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在高性能 GPU、AI 加速卡和游戏显卡等应用中，核心电源需要提供大电流、高效率和快速瞬态响应的能力。CXSB6642C 作为一款 多相同步 Buck 控制器，其核心优势在于 灵活的相数配置（1 至 8 相） 和 先进的 AC G-NAVP 控制拓扑。通过多相交错并联技术，CXSB6642C 能够有效降低输出纹波、提高系统效率，并支持高达数百安培的负载电流。芯片的 PWM-VID 动态电压控制 功能使得 GPU 可以根据工作负载动态调整核心电压，实现性能与功耗的完美平衡。CXSB6642C 采用 WQFN-40L（5×5mm） 封装，是高性能 GPU 电源管理方案的理想选择。

与传统的电压模式或电流模式控制器相比，CXSB6642C 的 AC G-NAVP 拓扑在轻载和重载条件下均能保持优异的效率表现。其工作频率随 VID、负载和输入电压自适应变化，即使在连续导通模式（CCM）下也能进一步提升效率。此外，芯片支持 DCR 电感电流检测 和 SPS 智能功率级电流监测 两种方式，为系统设计提供了极大的灵活性。CXSB6642C 的 I2C 接口 允许用户实时调整工作参数、读取 ADC 监测数据（IMON、TSEN、VSEN），并配置保护阈值，是高端 GPU 电源管理的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• AC G-NAVP 拓扑：基于有限直流增益 GM 放大器的电流模式控制，工作频率随 VID、负载和输入电压自适应变化，在 CCM 下进一步提升效率。
• PWM-VID 动态电压控制：通过 PWM-VID 接口动态调整输出参考电压，支持 GPU 不同工作状态的电压需求，实现性能与功耗的优化平衡。
• 灵活的相位配置：支持 1 至 8 相硬件设置，可通过 PINSET 引脚或 I2C 寄存器配置，满足不同功率等级的应用需求。
• 双模式电流检测：支持传统的 DCR 网络电感电流检测和 SPS（智能功率级）直接电流监测信号（IMON），适应不同设计偏好。
• 可调软启动与开关频率：软启动时间可通过 PINSET1 或 I2C 寄存器调节，开关频率可编程，优化系统启动和稳态性能。
• 相电流平衡与自动相位 shedding：通过 PSI 引脚实现高相位计数（HPC）、自动相位 shedding（APS）和低相位计数（LPC）模式，优化轻载效率。
• AC Droop 控制：有效抑制负载瞬态振铃，控制过冲，满足零负载线应用要求。
• 完整的故障保护：包括 OVP（过压保护）、UVP（欠压保护）、CH_OC（通道过流）、SOC（总输出电流保护）、OTP（过温保护）和 TSEN OTP（热敏过温保护）。
• I2C 通信接口：支持实时参数调整、ADC 数据读取（IMON、TSEN、VSEN）和状态监测，简化系统调试与管理。
• ADC 报告功能：内置 ADC 可监测 IMON、TSEN 和 VSEN 电压，通过 I2C 寄存器读取，实现系统健康监控。

3. 典型应用电路

CXSB6642C 的典型应用电路包括：VIN 输入（2.8V-24V），VCC 偏置（4.5V-5.5V），外部 MOSFET 驱动级，功率电感，输出电容网络，以及电流检测网络（DCR 或 SPS）。芯片通过 PWM1-PWM8 引脚驱动外部 DrMOS 或智能功率级，VSEN 和 FBRTN 引脚实现远程差分电压检测，确保 GPU 侧电压精确调节。REFIN 引脚接收外部参考电压或 PWM-VID 电路产生的参考信号，PGOOD 引脚指示电源状态。

图1. 典型应用电路（CXSB6642C 多相同步 Buck 控制器）

4. 引脚封装图

图2. CXSB6642C 引脚封装图（WQFN-40L 5×5mm 顶部视图）

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

6. 工作原理与设计指导

6.1 AC G-NAVP 控制拓扑

CXSB6642C 采用 Richtek 专有的 AC G-NAVP（Green Native AVP） 拓扑结构，该拓扑源于内部 GM 放大器的有限直流增益与电流模式控制。与传统的电压模式或电流模式控制器相比，AC G-NAVP 拓扑具有以下显著优势：

• 自适应工作频率：开关频率随 VID、负载电流和输入电压动态变化，在 CCM 下进一步优化效率。
• 优异的负载瞬态响应：通过 AC-droop 控制有效抑制负载瞬态振铃，控制过冲，满足零负载线应用要求。
• 简化补偿网络：采用 I 型补偿器（一个极点、一个零点），无需复杂的 II 型或 III 型补偿，简化设计。
• 高精度电流检测：支持 DCR 和 SPS 两种电流检测方式，适应不同系统设计需求。

6.2 PWM-VID 动态电压控制

CXSB6642C 支持 PWM-VID 动态电压控制，通过 PWM-VID 接口实现输出参考电压的动态调整。该功能允许 GPU 根据工作负载（如 3D 渲染、视频解码、待机等）动态调整核心电压，实现性能与功耗的最佳平衡。PWM-VID 电路由 PWM 缓冲器、偏置参考电压 VREF 和外部 RC 滤波器组成。外部 PWM 信号施加到 VID 引脚，控制 PWM 缓冲器输出的高/低状态，缓冲器输出（REFADJ）通过外部 RC 滤波器积分，再经电阻分压网络产生参考电压（REFIN）。REFIN 电压可通过 PWM 信号的占空比精确控制，其计算公式为：

其中 V_REF 为基准参考电压（典型值 2V），D 为 PWM 输入信号的占空比。PWM-VID 功能在 PGOOD 高电平后激活，REFADJ 引脚在激活前保持高阻抗状态。

6.3 电流检测与平衡

CXSB6642C 提供两种电流检测方式：DCR 电感电流检测 和 SPS 智能功率级电流检测。DCR 检测方式通过外部 RC 网络（R_X、C_X）重构电感电流信号，RC 时间常数应与电感 L/DCR 匹配，以确保电流检测的精度。SPS 检测方式则利用智能功率级内置的电流监测功能，直接提供 IMON 电流监测信号，简化外围电路设计。

芯片通过 ISENx 引脚检测各相电流，并将检测到的电流信号镜像到电流平衡电路，与平均电流比较后调整各相 PWM 宽度，实现电流和热平衡。用户可通过 I2C 寄存器（0x11~0x20）独立调整各相的电流平衡增益和偏移量，优化不同 PCB 布局条件下的电流平衡性能。此外，CXSB6642C 还提供总电流平衡增益设置（0x55[4:3]、0x5F[1:0]），为系统设计提供更大的灵活性。

6.4 自动相位 Shedding（APS）

CXSB6642C 支持 自动相位 Shedding（APS） 功能，根据输出负载电流动态改变工作相数，优化轻载效率。APS 功能在以下条件下激活：PSI 引脚电压在 0.8V 至 1.2V 之间，且 PGOOD 在启动序列后为高电平。芯片通过 PINSET3 或 I2C 寄存器（0x01~0x04）设置 APS 电流阈值（APL1~APL4），并通过寄存器（0x05~0x08）设置各阈值的迟滞。当 VIMON 报告值低于 APL1 时，系统工作在 PH_LCS0 相数；当 VIMON 在 APL1 和 APL2 之间时，工作在 PH_LCS1 相数，依此类推。芯片还支持软相位 shedding 下降延迟（默认 80μs），防止 PSI 切换时输出过冲或下冲。

6.5 保护机制

• OVP（过压保护）：当 V_VSEN 超过 OVP 阈值（V_REFIN < 1.33V 时为固定 2V，V_REFIN ≥ 1.33V 时为 1.5×V_REFIN）持续 1μs 时触发，PGOOD 拉低，NVP 功能使能，PWM 拉低放电，45μs 后以 1.5mV/μs 速率缓慢下降。
• UVP（欠压保护）：当输出低于 UVP 阈值（默认 0.4×V_REFIN）持续 3μs 时触发，所有 PWM 三态，内部开关导通通过 VSEN 对地放电，PGOOD 拉低。
• CH_OC（通道过流保护）：通过 R_{CH_OC} 设置每相电流限制阈值，采用"谷值"电流检测算法，限制电感谷值电流。
• SOC（总输出电流保护）：各相电感电流相加产生镜像电流 I_sum，与 I_bias（0.6V 偏移）并联流出 IMON 引脚，通过 R_IMON 产生电压，与 SOCP 阈值比较触发保护。
• OTP（过温保护）：芯片结温超过 150°C（可编程）持续 45μs 时触发，所有 PWM 三态，PGOOD 拉低。
• TSEN OTP（热敏过温保护）：通过 TSEN 引脚监测外部 NTC/PTC 或 SPS TMON 信号，V_TSEN 超过 0.8V（可编程）时触发保护。

6.6 I2C 接口与 ADC 监测

CXSB6642C 内置 I2C 串行通信接口，允许用户通过寄存器调整各种工作参数，包括：相电流平衡增益/偏移、APS 阈值/迟滞、开关频率、软启动斜率、保护阈值等。芯片的 8 位 ADC 可实时监测 VIMON、VSEN 和 VTSEN 电压，并通过 I2C 寄存器（0x2E、0x2F、0x30）读取。ADC 转换时间可编程，VSEN 和 TSEN 的采样周期为 40.5μs，VIMON 的采样周期为 13.5μs。当 SOCP 触发时，VIMON ADC 采样周期缩短至 6.75μs，以快速响应过流事件。

7. 基于 CXSB6642C 的 GPU 电源设计实例

设计目标：一款高性能游戏显卡，GPU 核心电源要求最大输出电流 200A，输出电压 0.8V，输入电压 12V，支持 nVidia OVR4i+ 规范，需要 8 相供电。

• 系统配置：选用 CXSB6642C，VIN=12V，VCC=5V，8 相工作模式。ISEN1~ISEN8 全部正常连接，PINSET1~PINSET3 配置为 8 相、300kHz 开关频率、APS 阈值等参数。PWM1~PWM8 分别连接 8 个 DrMOS 或 SPS 功率级。
• 电流检测：选用 DCR 检测方式，每个功率电感（0.22μH）并联 RC 网络（R_X=1kΩ，C_X=0.22μF），匹配 L/DCR 时间常数。R_{CH_OC} 设置为每相谷值电流限制 30A。
• 输出电容：330μF/2V POSCAP × 8pcs + 22μF/6.3V/X5R/0805 × 48pcs + 22μF/6.3V/X5R/0603 × 80pcs，满足 GPU 瞬态响应要求。
• PWM-VID 设置：通过 PWM-VID 接口动态调节输出电压，REFIN 电压范围为 0.25V~2V，对应 GPU 核心电压动态调节。
• APS 配置：PSI 引脚接入 1.0V（APS 模式），APL1~APL4 阈值通过 PINSET3 或 I2C 寄存器设置，实现轻载时自动降低相数。
• 保护配置：OVP 阈值设为 1.5×V_REFIN（相对模式），UVP 阈值设为 0.4×V_REFIN，SOCP 阈值设为 2.2V（对应总电流保护点），OTP 阈值设为 150°C。

8. PCB 布局建议

• 电流检测走线：DCR 电流检测时，ISENx 走线必须采用差分对方式，在同一层走线，远离噪声源。RC 组件（R_X、C_X）应靠近控制器侧放置。
• 对称布局：多相应用中，各相从电感输出到 GPU 负载的 PCB 阻抗应尽量对称，以优化电流平衡性能。不对称布局会恶化电流平衡效果。
• DCR 检测 vias：电感侧的过孔不应接触其他铜箔平面，以防在 DCR 电路环路上产生额外压降。
• Rn 电阻：多相 DCR 应用中，在 DCR 电流检测 RC 电路中串联电阻 Rn，防止大漏电流。Rn 不应放置在电感输出节点和 CSNSUM 引脚之间。
• 远程差分检测：VSEN 和 FBRTN 采用开尔文检测方式，从 GPU 侧差分走线至控制器，走线应平行且在同一层，远离高频开关信号。
• PWM-VID 电路接地：PWM-VID 电路（VREF、REFIN、REFADJ、PWMVID）的参考地应连接到 FBRTN 引脚，确保参考电压的准确性。
• VREF 去耦：VREF 引脚的 0.1μF 去耦电容应尽量靠近 VREF 引脚放置。
• VCC RC 滤波器：VCC 引脚需要 RC 滤波器（R=2.2Ω，C=1μF），应尽量靠近 VCC 引脚放置。POR 期间约有 50mA 灌电流，RC 滤波器电阻最大不应超过 2.2Ω。
• CSNSUM 去耦：CSNSUM 引脚到 GND 的 10nF 去耦电容应尽量靠近 CSNSUM 引脚。
• REFOUT 连接：SPS 模式下，REFOUT 输出 1.38V 至 SPS 的 REFIN 引脚，需放置 0.47μF 去耦电容，等效电容应小于 1.6μF。DCR 模式下，REFOUT 作为输入引脚，连接至输出电容正极。
• IMON 引脚：IMON 引脚不应放置任何去耦电容，以免影响 IMON 报告精度。R_IMON 应尽量靠近 IMON 引脚。
• VIN RC 滤波器：VIN 引脚前放置 RC 滤波器，滤波电容尽量靠近 VIN 引脚。
• 散热设计：Exposed Pad 必须焊接至大面积地平面，并通过足够的热过孔散热。WQFN-40L 5×5 封装的 θ_JA 为 27.5°C/W，在 T_A=25°C 时最大功耗约 3.63W。

9. 订购信息与技术支持

CXSB6642C 采用 WQFN-40L（5×5mm）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。如需了解更多产品信息或获取设计支持，请访问嘉泰姆电子官网或联系我们的技术支持团队。