CXSD61121 1A I²C控制同步降压转换器
2.5V-5.5V输入 | 可编程输出0.3V-1.3V | 2.4MHz | 45μA静态电流

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61121 | 封装：WL-CSP-11B 1.31×1.62（BSC）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61121 是一款采用 I²C 数字接口控制的同步降压DC/DC转换器，能够从 2.5V 至 5.5V 的输入电压范围内提供 1A 的连续输出电流。输出电压可通过I²C在 0.3V 至 1.3V 范围内以 5mV 步进编程，非常适合为应用处理器、图形处理器、DSP以及LPDDR内存等核心负载供电。

芯片采用专有的同步整流架构，在1A负载下效率超过 80%，并且在低至10mA的轻载下仍保持高效率。固定 2.4MHz 的开关频率允许使用小型电感和电容，减小了整体方案面积。在中等及轻载条件下，芯片自动进入 PFM（脉冲频率调制） 模式，静态电流典型值仅 45μA，同时仍保持优异的瞬态响应。重载时自动切换至固定频率PWM控制。关断模式下，电源电流低于 1μA，极大降低了待机功耗。此外，芯片提供 可编程电压转换斜率、电源良好（PG）指示、输入欠压锁定、过流保护 和 过温保护，并支持高达 3.4MHz 的高速I²C通信。CXSD61121 采用超小型 WL-CSP-11B 1.31×1.62mm 封装，是智能手机、平板电脑、超移动PC、游戏设备以及固态硬盘等高性能便携设备的理想电源解决方案。

1. 产品概述与市场定位

在智能手机、平板电脑、游戏机以及便携式通信设备中，处理器和存储器的核心供电需要高灵活性、快速瞬态响应和高效率。CXSD61121 作为一款 I²C数字控制同步降压转换器，其核心价值在于 数字可编程性、高集成度和优异的动态性能。宽输入电压范围（2.5V-5.5V）完美适配单节锂离子电池、USB电源以及3.3V/5V系统总线，可灵活输出0.3V至1.3V的低压轨，为ARM、Tegra、OMAP、Krait等处理器以及LPDDR3/4内存提供精确供电。

芯片的 I²C接口 允许系统动态调整输出电压，实现动态电压缩放（DVS），并可通过寄存器配置电压转换斜率（0.1875mV/μs至24mV/μs可编程），优化功耗与瞬态性能。固定2.4MHz的开关频率允许使用330nH的小型电感，配合超小型WL-CSP封装，整体方案面积极小。PFM模式在轻载时通过降低开关频率和跳脉冲，显著提高效率，同时45μA的静态电流进一步延长电池待机时间。PG引脚提供开漏输出，指示输出电压是否就绪，便于系统时序管理。CXSD61121 采用 WL-CSP-11B 1.31×1.62mm 封装，热阻低至65.4°C/W（EVB），是高密度、高性能便携设备电源转换的优选方案。

2. 主要特点与技术亮点

• I²C数字控制：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）和高速模式（3.4MHz），可编程输出电压、DVS斜率、PFM/PWM模式选择，寄存器在关断状态下复位。
• 可编程输出电压（0.3V-1.3V）：通过I²C寄存器以5mV步进设定，覆盖低压处理器和存储器的核心电压需求。
• 动态电压缩放（DVS）：支持在运行中平滑调整输出电压，上升和下降斜率独立可编程（0.1875mV/μs至24mV/μs），优化功耗管理。
• PFM/PWM自动切换：轻载时自动进入PFM模式，降低开关频率，减少损耗；重载时切换至固定2.4MHz PWM，保证低纹波和快速响应。
• 低静态电流（45μA）：在PFM模式下保持高效率，关断电流<1μA，适合待机低功耗应用。
• 电源良好指示（PG）：开漏输出，当输出电压达到设定值的87%以上时释放，用于系统时序控制。
• 完善保护：逐周期过流保护（峰值和谷值）、输入欠压锁定（UVLO，典型2.32V上升）、过温保护（OTP，150°C关断，130°C恢复）。
• 超小封装：WL-CSP-11B 1.31×1.62mm，占板面积小，适合便携设备。

3. 典型应用电路

CXSD61121 的典型应用电路包括输入电容（4.7μF+0.1μF）、输出电容（22μF）、功率电感（330nH）、I²C上拉电阻以及EN和VSEL控制。具体原理图如下所示，详细元件参数可参考数据手册推荐表。

图1. CXSD61121 典型应用电路（1A I²C控制同步降压转换器）

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 ACOT控制与内部补偿

CXSD61121 采用 先进恒定导通时间（ACOT） 控制。在每个开关周期，反馈电压与内部虚拟电感电流斜坡叠加后与参考电压比较。当组合信号低于参考电压且满足最小关断时间和限流条件时，触发导通时间单稳态，高侧MOSFET导通固定导通时间（由输入/输出电压和频率决定），然后关断，低侧MOSFET导通直到下一个周期。ACOT无需外部补偿网络，内部虚拟斜坡替代了传统COT所需的ESR纹波，支持低ESR陶瓷输出电容，提供超快瞬态响应。

5.2 I²C接口与输出电压编程

CXSD61121 提供I²C接口（支持标准、快速和高速模式），通过寄存器可编程输出电压（0.3V-1.3V，5mV步进）、DVS斜率（上升/下降独立设置）、PFM/PWM模式选择以及软启动斜率。寄存器在EN拉低或POR时复位。通过VSEL引脚可切换两组预设电压（VSEL0/VSEL1），实现硬件快速选择。

5.3 PFM/PWM自动切换

在自动模式下，轻载时芯片进入PFM模式，通过降低开关频率和跳脉冲减少开关损耗，提高轻载效率；重载时自动切换至固定2.4MHz PWM模式，保持低纹波和快速响应。用户也可通过寄存器强制进入PWM模式（FPWM），适合对频率稳定性要求高的应用。

5.4 动态电压缩放（DVS）与斜率控制

DVS允许在运行中通过I²C改变输出电压，上升和下降斜率独立可编程（0.1875mV/μs至24mV/μs），防止过大的电压变化引起系统不稳定。软启动斜率也可编程（1.25-10mV/μs），平滑启动。

5.5 电源良好指示（PG）

PG为开漏输出，在VOUT达到设定值的87%以上且软启动完成后释放（高阻），当VOUT低于77%或触发保护时拉低。当VIN低于2.32V时，PG保持低电平指示电源未就绪。

5.6 保护功能

• 输入欠压锁定（UVLO）：VIN低于约2.16V时关断，高于2.32V时重新启动，迟滞160mV。
• 逐周期过流保护：高侧峰值和低侧谷值限流，防止过载或短路损坏，过流后进入打嗝模式。
• 过温保护（OTP）：结温超过150°C时关断，冷却至130°C后自动恢复。
• 输出放电：关断时内部11Ω电阻快速泄放输出电容电压。

6. 基于 CXSD61121 的智能手机处理器 1.0V/0.8A 电源设计

设计目标：为智能手机应用处理器提供1.0V/0.8A供电，输入来自电池（3.0V-4.2V）或USB 5V，要求I²C可调电压、快速DVS、小尺寸和高轻载效率。

• 系统配置：选用 CXSD61121，输入电容 4.7μF（0402, X5R）+0.1μF，输出电容 22μF（0603, X5R），电感 330nH（2016）。I²C上拉电阻10kΩ至VIN，EN和VSEL由PMIC控制。上电默认VSEL0=0.9V，VSEL1=0.8V。
• 效率与热设计：在3.6V输入、1.0V/0.8A输出时，典型效率约85%。功耗 P_D ≈ (1-η) × P_out = 0.15 × 0.8 = 0.12W。WL-CSP封装在85°C环境下的允许功耗 (125-85)/65.4 ≈ 0.61W，热裕量充足。
• DVS应用：在处理器进入休眠时，通过I²C将输出电压从1.0V降至0.7V，下降斜率设置为3mV/μs；唤醒时以12mV/μs升回1.0V，优化功耗与性能。
• PG指示：PG引脚通过100kΩ上拉至1.8V，当VOUT达到0.87V以上时释放，用于处理器复位时序。

7. PCB 布局建议

• 输入电容就近放置：VIN和PGND之间放置4.7μF和0.1μF陶瓷电容，靠近芯片引脚，以抑制输入电压振铃。
• 功率回路最小化：VIN → 高侧MOSFET → 电感 → 输出电容 → PGND 路径应短而宽，降低寄生电感。SW节点面积尽可能小，减少EMI。
• 反馈网络：VOUT和AGND的走线应靠近芯片，远离LX节点，避免噪声耦合。
• I²C走线：SCL/SDA走线短且远离高频节点，上拉电阻靠近芯片。
• 散热焊盘：WL-CSP封装底部球栅通过PCB铜箔散热，建议在芯片下方铺地铜并增加过孔帮助散热。
• AGND与PGND：模拟地和功率地应单点连接（通常在芯片下方），避免功率电流耦合噪声。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61121 采用 WL-CSP-11B 1.31×1.62mm（BSC） 封装，无铅、RoHS合规。提供多种上电默认电压配置，详情请咨询嘉泰姆电子。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。