CXSD61161A/B 4A同步降压DC-DC转换器 | 5V-23V输入 | ACOT控制 | 500kHz - 嘉泰姆电子

CXSD61161A/B 4A同步降压DC-DC转换器 | 5V-23V输入 | ACOT控制 | 500kHz - 嘉泰姆电子

产品型号:CXSD61161A
产品类型:DC-DC转换器
产品系列:开关稳压器降压 (Buck) 转换器
产品状态:量产
浏览次数:11 次
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产品简介

CXSD61161A/B 是4A同步降压DC-DC转换器,输入5V-23V,500kHz开关频率,ACOT控制,集成67mΩ/41mΩ MOSFET,支持二极管仿真模式(DEM),提供OCP、UVP、OVP、OTP保护,WDFN-10L 3x3封装。嘉泰姆电子提供完整方案。

技术参数

输入电压范围 (VIN)5V~23V
输出电压 (VOUT)0.6V~5V
输出电流 (IOUT)4A
工作频率500kHz
转换效率95%
封装类型WDFN3x3-10
Topology开关稳压器降压 (Buck) 转换器
Control methodResistor
Switching frequency2700kHz~3000kHz
Protection过流/过压/过温
FeaturesACOT Control;Built-in Bootstrap Switch;COT Control;Cycle-by-Cycle Current Limit;Diode Emulation Mode;Enable Input;Fast Transient Response;Internal Compensation;OCP;OTP;OVP;Power Good;SCP;Stable with Ceramic Capacitor;UVP
Application开关稳压器
Operating temp-40℃~125℃
Precision±1%
Ext SyncNo
Ron HS (typ) (mOhm)67
Ron LS (typ) (mOhm)41
Iq (typ) (mA)0.1
InterfaceI2C
Current Limit (typ) (A)6
Number of Outputs1

产品详细介绍

CXSD61161A/B 4A同步降压DC-DC转换器
5V-23V宽输入 | ACOT控制 | 500kHz开关频率 | WDFN-10L 3×3封装

产品版本:Rev 1.0 | 更新日期:2026年8月 | 型号:CXSD61161A/B | 封装:WDFN-10L 3×3mm

嘉泰姆电子(JTM-IC)推出的 CXSD61161A/B 是一款高性能同步降压 DC-DC 转换器,采用 先进恒定导通时间(ACOT) 控制架构,输入电压范围 5V 至 23V,可提供高达 4A 的输出电流,输出电压可调(0.6V 至 5V)。芯片内部集成了低导通电阻的功率 MOSFET(高侧 67mΩ,低侧 41mΩ),在 WDFN-10L 3×3mm 封装中实现高功率密度设计。ACOT 控制架构提供超快速瞬态响应,支持小型陶瓷输出电容,无需复杂的外部补偿网络,开关频率固定为 500kHz,在全负载范围内保持恒定。

CXSD61161A/B 在轻载时自动进入 二极管仿真模式(DEM),降低开关频率,维持高效率。芯片具备 VCC 开关切换功能(VBPY 引脚),当外部电压高于 4.6V 时自动切换以降低功耗。芯片具备全面的保护功能,包括逐周期谷值电流限制(典型 6.8A)、输入欠压锁定(UVLO)、输出欠压保护(UVP,可选打嗝或锁存模式)、输出过压保护(OVP,可选打嗝或锁存模式)以及过温保护(OTP),并配备 PGOOD 电源良好指示。该系列产品是笔记本电脑、平板电脑、网络系统、服务器、个人视频录像机及分布式电源系统的理想选择。

核心优势: 4A 输出电流 | 5V-23V 宽输入 | ACOT 超快瞬态响应 | 500kHz 固定频率 | 67mΩ/41mΩ 低 RDS(ON) | 二极管仿真模式(DEM)| VCC 开关切换 | 逐周期谷值电流限制 | 打嗝/锁存 UVP/OVP 可选 | 内部软启动 1.5ms | PGOOD 指示 | WDFN-10L 3×3 封装 | 无铅/RoHS 合规。

 

1. 主要特点与技术亮点

4A 输出电流满足大功率负载需求
5V-23V 宽输入兼容多种直流电源
500kHz 固定频率优化尺寸与效率
ACOT 控制超快瞬态响应,无需外部补偿
低导通电阻高侧 67mΩ,低侧 41mΩ
二极管仿真模式轻载高效,降低开关损耗
内部软启动1.5ms 抑制启动浪涌电流
全面保护OCP、UVLO、UVP、OVP、OTP
  • ACOT 控制架构:先进的恒定导通时间控制,实现超快速瞬态响应,无需外部补偿网络,支持低 ESR 陶瓷输出电容,减少外部元件数量。
  • 二极管仿真模式(DEM):轻载时自动进入二极管仿真模式,降低开关频率,维持全负载范围的高效率,轻载纹波更低。
  • 集成低 RDS(ON) MOSFET:高侧 67mΩ、低侧 41mΩ,降低导通损耗,提升转换效率。
  • VCC 开关切换功能:当 VBPY 引脚电压高于 4.6V 时,内部 3Ω 开关将 VCC 切换至 VBPY,同时关闭内部 LDO,降低功耗。
  • 内部软启动:典型软启动时间 1.5ms,有效抑制启动浪涌电流,支持预偏置输出启动。
  • 逐周期谷值电流限制:通过低侧 MOSFET 谷值电流检测实现精准限流(典型 6.8A),防止输出短路或过载损坏。
  • 输出欠压/过压保护(UVP/OVP):可选打嗝模式(自动恢复)或锁存模式(需复位),灵活适配不同系统需求。
  • 电源良好指示(PGOOD):开漏输出,实时监测输出电压状态(阈值 90%),建议通过 100kΩ 电阻上拉至 VCC(5V)。

2. 极限参数与电气特性(设计参考)

极限参数 (Absolute Maximum Ratings)
符号 参数 最小值 最大值 单位
VIN 电源输入电压 -0.3 27 V
SW 开关节点电压(DC) -0.3 VIN+0.3 V
SW (<30ns) 开关节点瞬态电压 -5 28 V
BOOT 自举电压 VSW-0.3 VSW+6 V
EN, FB 使能/反馈电压 -0.3 27 V
VBPY 开关切换输入电压 -0.3 5.3 V
VCC, PGOOD 逻辑/控制引脚 -0.3 6 V
PD 功耗 (TA=25°C) 3.28 W
TJ 结温范围 -40 150 °C
TSTG 存储温度 -65 150 °C
ESD (HBM) 人体模型 2 kV
推荐工作条件
参数 最小值 最大值 单位
VIN 输入电压 5 23 V
VOUT 输出电压 0.6 5 V
TJ 结温范围 -40 125 °C
TA 环境温度 -40 85 °C
关键电气特性 (VIN=12V, TA=25°C, 典型值)
参数 条件 典型值 单位
VIN 工作电压范围 5 – 23 V
VOUT 调节范围 0.6 – 5 V
开关频率 500 kHz
输出电流能力 4 A
反馈参考电压 0.6 V
反馈电压精度 ±1 %
高侧导通电阻 67
低侧导通电阻 41
关断电流 (ISHDN) EN=0V 2.5 μA
静态电流 (IQ) – A 型号 非开关 100 μA
静态电流 (IQ) – B 型号 非开关 110 μA
谷值电流限值 6.8 A
软启动时间 1.5 ms
最小关断时间 200 ns
UVLO 上升阈值(VCC) 4.2 V
EN 逻辑高阈值 1.35 V
EN 逻辑低阈值 1.15 V
过温保护阈值 150 °C
过温保护迟滞 25 °C
OVP 触发阈值 125 %
UVP 触发阈值 58 %
VCC 输出电压 5 V
VCC 开关切换阈值 VBPY 上升 4.6 V
PGOOD 上升阈值 VOUT 上升 91.5 %

3. 引脚功能说明

CXSD61161A/B 采用 WDFN-10L 3×3mm 封装,共 10 个引脚,底部带有散热焊盘(Exposed Pad)。该封装在紧凑的尺寸内集成了完整的 4A/23V 降压转换器。

引脚号 引脚名称 功能描述
1 PGOOD 电源良好指示,开漏输出,需通过 100kΩ 电阻上拉至 VCC(5V),不可上拉至高于 VCC 的外部电压。
2 VBPY VCC 开关切换输入,当电压高于 4.6V 时 VCC 切换至 VBPY,需外接低通滤波器至 AGND;不用时接 AGND。
3 VIN 电源输入,输入电压范围 5V~23V,连接高侧 MOSFET 漏极。
4 EN 使能控制输入,高电平使能,低电平关断,不可悬空,上升斜率建议慢于 4.8V/μs。
5 FB 反馈电压输入,连接外部反馈电阻分压器中点以设置输出电压,反馈阈值 0.6V。
6 VCC 5V 线性稳压器输出,为内部电路供电,需外接 2.2μF 陶瓷电容去耦,不可外接负载。
7 BOOT 自举电源,为高侧栅极驱动器供电,需外接 0.1μF 电容至 SW 引脚。
8, 9, 10 SW 开关节点,连接外部电感。
Exposed Pad PGND 功率地,必须焊接到 PCB 地平面以散热和降低噪声。

4. 典型应用电路

CXSD61161A/B 典型应用电路如下图所示。外部仅需输入电容、输出电容、电感、反馈电阻分压器、VCC 去耦电容、BOOT 电容以及可选的 PGOOD 上拉电阻即可构成完整的 4A/23V 同步降压电源方案。建议输入电容 ≥ 20μF(X5R/X7R),输出电容根据输出电压选择 22μF~44μF,电感值推荐 0.68μH~2.2μH。

典型应用电路
图2. CXSD61161A/B 典型应用电路

图2. 典型应用电路 (CXSD61161A/B) — *CFF 为可选前馈电容。

输出电压通过反馈电阻分压器设置,RFB1 和 RFB2 推荐取值如下所示(VREF=0.6V,VBPY 为可选开关切换输入):

VOUT (V) RFB1 (kΩ) RFB2 (kΩ) L (μH) COUT (μF) CFF (pF)
1.0 6.8 10 0.68 – 1.0 22 – 44
1.2 10 10 0.68 – 1.0 22 – 44
1.8 20 10 1.0 – 1.5 22 – 44 22 – 68
2.5 31.6 10 1.5 – 2.2 22 – 44 22 – 68
3.3 45.3 10 1.5 – 2.2 22 – 44 22 – 68
5.0 73.2 10 1.5 – 2.2 22 – 44 22 – 68

5. 引脚封装图

CXSD61161A/B 采用 WDFN-10L 3×3mm 封装,底部散热焊盘有效改善热性能,θJA 典型值为 30.5°C/W(四层 1oz 铜测试板),散热性能优异。

引脚封装图
图3. WDFN-10L 3×3mm 封装外形图

图3. WDFN-10L 3×3mm 封装外形图 (CXSD61161A/B)

6. 工作原理与设计指导

6.1 ACOT 控制架构

CXSD61161A/B 采用 先进恒定导通时间(ACOT) 控制架构,通过内部生成虚拟电感电流斜坡替代传统 ESR 斜坡,实现与低 ESR 陶瓷电容的稳定工作。反馈电压与虚拟斜坡叠加后与参考电压比较,当组合信号低于参考电压且最小关断时间已过、电感电流低于限流阈值时,触发导通时间单稳态电路。导通时间与输入/输出电压成比例调整,实现伪固定频率(500kHz)工作。ACOT 架构无需外部补偿,提供超快瞬态响应。

6.2 二极管仿真模式(DEM)

CXSD61161A/B 在轻载时自动进入 二极管仿真模式(DEM),维持高效率。当负载电流减小时,电感电流谷值触及零电流,低侧 MOSFET 关断,模拟二极管行为,避免负向电流。随着负载进一步减小,开关频率随负载电流降低而降低,在轻载条件下保持高效率。DEM 模式下的轻载纹波更低,适合对噪声敏感的应用。

6.3 VCC 开关切换功能

芯片内置 VCC 开关切换功能,当 VBPY 引脚电压高于 4.6V 时,内部 3Ω P-MOSFET 开关将 VCC 连接至 VBPY,同时 VCC 线性稳压器关闭,从而降低功耗。VBPY 需外接低通滤波器,不使用时接 AGND。

6.4 内部软启动(SS)

芯片内置 内部软启动,典型软启动时间 1.5ms,有效抑制启动浪涌电流。上电时内部参考电压斜坡上升,输出电压平滑上升至目标值。

6.5 过流保护(OCP)

芯片提供 低侧 MOSFET 谷值电流检测 的逐周期过流保护。当感测的谷值电感电流超过电流限值阈值(典型 6.8A)时,OCP 被触发,抑制导通时间触发直至电感电流降至限值以下,防止输出短路或过载损坏。

6.6 输出欠压/过压保护(UVP/OVP)

芯片具备 输出欠压保护(UVP)输出过压保护(OVP)。CXSD61161A 采用 锁存模式(需通过 EN 或 VIN 复位),CXSD61161B 采用 打嗝模式(自动尝试恢复),灵活适配不同系统需求。UVP 触发阈值约为参考电压的 58%,OVP 触发阈值约为输出设定值的 125%。

6.7 电源良好指示(PGOOD)

PGOOD 为开漏输出,需通过 100kΩ 电阻上拉至 VCC(5V),不可上拉至高于 VCC 的外部电压。软启动期间 PGOOD 保持低电平,软启动完成后当 FB 电压高于参考电压的 91.5% 时,PGOOD 为高阻抗;当 FB 低于 81.5% 时,PGOOD 拉低。

6.8 过温保护(OTP)

芯片包含 过温保护电路,当结温超过 150°C 时停止开关,待温度下降 25°C 后重新启动。OTP 触发期间 VCC 稳压器保持工作。

7. 应用信息

7.1 电感选择

推荐峰峰值纹波电流为负载电流的 20%~50%。电感值计算公式:

L = VOUT × (VIN - VOUT) / (fSW × ΔIL × VIN)

以 1.2V 输出、12V 输入、4A 负载为例:

L = 1.2 × (12 - 1.2) / (500kHz × 1.2A × 12) ≈ 1.8μH,选用 1.0μH~1.5μH

电感峰值电流:

IL(PEAK) = IOUT(MAX) + ΔIL/2 = 4A + 0.6A = 4.6A

建议电感饱和电流额定值 ≥ 芯片电流限值(典型 6.8A),以确保瞬态条件下安全。

7.2 输入/输出电容选择

推荐使用 X5R/X7R 陶瓷电容。输入电容建议 ≥ 20μF,耐压 35V 以上。输出电容建议 22μF~44μF,需考虑 DC 偏置效应导致的有效容值下降。输出纹波电压:

VRIPPLE = ΔIL × (ESR + 1/(8 × COUT × fSW))

7.3 前馈电容(CFF)

对于高输出电压应用(VOUT > 1.8V),建议在 RFB1 上并联前馈电容 CFF(22pF~68pF),可加快瞬态响应。

7.4 输出电压设置

通过外部反馈电阻分压器设置输出电压:

VOUT = 0.6V × (1 + RFB1 / RFB2)

建议 R2 在 10kΩ~100kΩ 之间,使用 ±1% 精度电阻。输出电压的谷值由反馈电阻和 CFF 共同决定,实际输出存在微小直流偏移。

8. PCB 布局建议

  • 高电流路径最短化:输入电容 → 高侧 FET → 电感 → 输出电容 的路径应尽可能短而宽,减少寄生电感和电阻。
  • 输入电容放置:VIN 旁路电容应紧靠 VIN 和 PGND 引脚放置,与 IC 在同一层。建议使用 ≥ 20μF (1206) 陶瓷电容。
  • SW 节点:高频电压摆幅节点,应保持最小面积,减少 EMI 辐射。反馈网络等模拟元件应远离 SW 节点。
  • 反馈网络:反馈电阻分压器应放置在输出电容之后,靠近 FB 引脚。FB 引脚走线应短而直,避免与 SW 节点平行。
  • 地线处理:PGND 应直接连接到低阻抗地平面,通过宽走线或过孔连接到内层地平面。Exposed Pad 必须焊接到地平面,并添加多个导热过孔。
  • VCC 去耦:VCC 引脚需外接 2.2μF 陶瓷电容,紧靠 VCC 和 PGND 引脚。
  • 散热设计:WDFN-10L 封装 θJA 典型值为 30.5°C/W(四层板),最大功耗 3.28W(TA=25°C)。建议增加铜箔面积和导热过孔改善散热。
热设计参考: 最大允许功耗 PD(MAX) = (TJ(MAX) - TA) / θJA。在 TA=25°C 时,PD(MAX) = (125°C - 25°C) / 30.5°C/W ≈ 3.28W。实际设计中应考虑环境温度和散热条件。

9. 订购信息与技术支持

CXSD61161A/B 采用 WDFN-10L 3×3mm 封装,无铅、RoHS 合规,兼容 SnPb 或无铅焊接工艺。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(原理图、BOM、PCB 布局)及 FAE 现场支持。

型号 UVP/OVP 模式 轻载模式 封装
CXSD61161A 锁存模式 DEM(二极管仿真) WDFN-10L 3×3
CXSD61161B 打嗝模式 DEM(二极管仿真) WDFN-10L 3×3

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