CXSD61238 6A同步降压DC-DC转换器
电流模式控制 | 200kHz-1.6MHz可调频率 | 外部同步功能

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61238 | 封装：WQFN-14AL 3.5×3.5mm

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61238 是一款高效率、单片同步降压DC-DC转换器，采用 电流模式控制 架构，支持 4.5V至18V 的宽输入电压范围，可提供高达 6A 的连续输出电流，输出电压可在 0.8V至VIN 范围内灵活调节。该芯片集成了低导通阻抗的 26mΩ 高侧 MOSFET 和 19mΩ 低侧 MOSFET，并支持外部补偿网络设计，允许在宽输入范围和负载条件下优化瞬态响应。

CXSD61238的 可调开关频率（200kHz至1.6MHz） 使设计人员能够在效率和元件尺寸之间进行灵活优化。芯片支持 外部同步频率（200kHz至1.6MHz），适合对开关噪声敏感的应用。芯片提供 可调软启动、PGOOD电源良好指示、EN使能控制、可调UVLO阈值 等丰富功能，并提供了 输入欠压锁定（UVLO）、输出欠压保护（UVP）打嗝模式、输出过压保护（OVP）、过流保护（OCP）和过温保护（OTP） 等全面保护机制。CXSD61238采用 WQFN-14AL 3.5×3.5mm 封装，是高密度分布式电源系统、笔记本电脑、高性能负载点调节等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在高性能负载点调节、笔记本电脑、高密度分布式电源系统等应用中，电源转换器需要在高功率密度下提供高效、稳定的电源输出。CXSD61238作为一款 6A同步降压DC-DC转换器，凭借其 电流模式控制架构 和 宽输入电压范围（4.5V-18V），为各种负载点（POL）应用提供了优异的电源解决方案。芯片支持 0.8V至VIN 的宽输出电压范围，可满足从低电压逻辑供电到5V/3.3V系统供电等多种应用场景。

该芯片的 电流模式控制 是其核心技术优势之一。电流模式控制提供逐周期的电流监测和限制，实现了快速的负载瞬态响应和良好的环路稳定性。芯片的 可调开关频率（200kHz-1.6MHz） 使设计人员可以根据具体应用需求在效率和尺寸之间进行灵活权衡：较低的开关频率有助于提高效率，而较高的开关频率则允许使用更小的电感和输出电容。对于噪声敏感的应用，芯片还支持 外部同步频率（200kHz-1.6MHz），可将开关频率与系统时钟同步，有效降低EMI干扰。

CXSD61238的 VIN和PVIN引脚可分开使用，VIN引脚用于内部控制电路供电（4.5V-18V），PVIN引脚用于主功率级供电（1.6V-18V），为系统设计提供了极大的灵活性。芯片还具备 预偏置输出单调启动 功能，确保在输出存在预偏置电压时也能安全启动。

2. 主要特点与技术亮点

• 电流模式控制：逐周期监测电感电流，提供快速瞬态响应和良好的环路稳定性，支持外部补偿网络设计。
• 宽输入电压范围：VIN引脚4.5V至18V，PVIN引脚1.6V至18V，兼容多种电源系统。
• 可调开关频率：通过外部电阻在200kHz至1.6MHz范围内调节开关频率，灵活优化效率和元件尺寸。
• 外部同步频率：支持200kHz至1.6MHz的外部时钟同步，适合对开关噪声敏感的应用。
• 高精度反馈参考电压：典型值 0.8V ±1.25% 的参考电压精度，确保输出电压的精确调节。
• 低RDS(ON)功率MOSFET：高侧26mΩ、低侧19mΩ，显著降低导通损耗，提升系统效率。
• 外部补偿可调：通过COMP引脚的外接RC网络，允许设计人员根据具体应用需求优化环路响应。
• 可调软启动：通过外部电容编程软启动时间，有效抑制启动浪涌电流。
• PGOOD电源良好指示：开漏输出，实时监测输出电压状态，便于系统时序控制。
• 预偏置输出单调启动：在启动前输出已存在预偏置电压时，芯片等待内部软启动电压超过反馈电压后才开始开关，确保平滑启动。
• 全面保护功能：包括输入UVLO、输出UVP（打嗝模式）、输出OVP、高侧/低侧过流保护（OCP）和过温保护（OTP）。
• WQFN-14AL封装：3.5×3.5mm小型封装，适合高密度应用。

3. 典型应用电路

CXSD61238的典型应用电路如下图所示。芯片外围电路主要包括：输入电容CIN（10μF×2 + 4.7μF）、输出电容COUT、功率电感L、自举电容CBOOT（0.1μF）、反馈电阻分压网络（R1/R2）、频率设置电阻ROSC、外部补偿网络（RCOMP1/CCOMP1/CCOMP2）以及软启动电容CSS。

图1. CXSD61238典型应用电路

在具体设计中，输入电容应尽量靠近VIN/PVIN和GND引脚放置；输出电容需根据输出电压和负载瞬态要求选择适当的容值（参照推荐元件选型表）；功率电感的选择需平衡效率、尺寸和纹波电流。SW节点应尽量缩短走线，减少辐射噪声，敏感信号（如FB、COMP）应远离SW节点布置。外部补偿网络（RCOMP1/CCOMP1/CCOMP2）的取值需根据具体应用进行优化。

4. 推荐元件选型

表1. 推荐元件值 (VIN = 12V)

注：以上为典型应用参考值，实际设计中需根据具体输入/输出电压和负载条件进行优化。COUT需考虑直流偏置下的有效容值。

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 电流模式控制与PWM操作

CXSD61238采用 电流模式控制（Current Mode Control） 架构，实现了快速的负载瞬态响应和逐周期电流保护。在每个开关周期开始时，内部振荡器触发高侧MOSFET导通，电感电流线性上升。芯片内部实时监测电感电流，同时FB引脚通过电阻分压网络检测输出电压，与内部参考电压（0.8V）比较后产生COMP电压。当电感电流达到由COMP电压决定的阈值时，高侧MOSFET关断，电感电流通过低侧MOSFET续流下降。这种控制方式实现了逐周期的电流监测和限制，提供了快速的负载瞬态响应和良好的环路稳定性。

电流模式控制的一个关键优势是内置了 逐周期过流保护，当电感电流超过峰值电流限制阈值时，高侧MOSFET立即关断，有效防止电感饱和和器件损坏。此外，该控制架构还提供了 前馈补偿，能够快速响应输入电压变化，改善线性调整率。

6.2 VIN与PVIN引脚分离设计

CXSD61238的 VIN和PVIN引脚可分开使用，为系统设计提供了极大的灵活性。VIN引脚用于为内部控制电路供电，电压范围为 4.5V至18V；PVIN引脚用于为功率级供电，电压范围可低至 1.6V至18V。当VIN和PVIN引脚连接在一起时，两者均可工作在4.5V至18V。这种分离设计允许PVIN使用更低的电压（如1.6V）来驱动功率级，从而在某些应用中降低功率损耗。

6.3 开关频率设置与同步

CXSD61238通过RT/SYNC引脚提供灵活的开关频率配置。通过在RT/SYNC引脚与地之间连接外部电阻，可在 200kHz至1.6MHz 范围内设置开关频率。频率与电阻的关系可通过数据手册中的曲线图确定。推荐使用1%精度电阻以获得精确的频率控制。

芯片还支持 外部同步频率，通过向RT/SYNC引脚施加200kHz至1.6MHz的外部时钟信号，可将开关频率与系统时钟同步。同步信号占空比应在20%至80%之间，高电平应高于2V，低电平应低于0.8V。在同步模式下，LX引脚的开关周期同步于外部同步信号的下降沿。芯片可在RT模式和SYNC模式之间平滑切换。

6.4 可调软启动

CXSD61238提供 可调软启动 功能。SS/TR引脚通过外部电容连接到地，内部2μA电流源为电容充电，生成软启动斜坡电压。软启动时间可通过以下公式计算：

例如，使用10nF电容时，软启动时间约为4ms。软启动功能有效限制了启动浪涌电流，确保输出电压平稳上升。在预偏置启动时，低侧MOSFET的吸电流功能被禁止，直到SS/TR引脚电压超过2.1V。

6.5 EN引脚与UVLO调整

CXSD61238提供EN引脚作为外部芯片使能控制。EN引脚内部有上拉电流源，浮空时芯片自动使能。当EN电压低于 1.17V 时，芯片进入关断模式（关断电流约3μA）；当EN电压高于 1.21V 时，芯片启动软启动序列。

EN引脚还可用于 调整UVLO阈值。通过外部电阻分压网络连接VIN/PVIN至EN引脚，可设置输入欠压锁定阈值，防止在输入电压不足时启动。例如，若需在VIN达到12V时才启动，可通过分压电阻计算设置。

6.6 保护功能详解

CXSD61238集成了全面的保护功能：

• 高侧过流保护（OCP）：在每个导通周期监测高侧MOSFET电流，超过电流限制时立即关断高侧开关。
• 低侧源电流保护：监测低侧MOSFET的源电流，超过限制时禁止高侧导通，直到电流降至限制以下。
• 低侧吸电流保护：监测低侧MOSFET的反向电流，超过限制时立即关断两侧功率开关，防止过大的反向电流损坏芯片。
• 输出欠压保护（UVP）打嗝模式：当反馈电压低于参考电压的 50% 时触发。芯片进入打嗝模式，放电SS/TR电容后尝试重新启动，直到故障清除。
• 输出过压保护（OVP）：当反馈电压高于参考电压的 109% 时，高侧MOSFET被强制关断，直到反馈电压降至 106% 以下。
• 输入欠压锁定（UVLO）：当VIN电压低于UVLO下降阈值时，芯片停止开关；当VIN电压高于UVLO上升阈值时，芯片恢复开关。
• 过温保护（OTP）：当结温超过 175°C 时，芯片停止开关；当温度降至 165°C 以下后，芯片自动恢复，并执行完整的软启动序列。
• 频率折返功能：在过载或短路条件下，随着FB电压从0.8V降至0V，开关频率从100%降至50%再降至25%，有效降低故障状态下的功耗。

7. 基于CXSD61238的应用设计实例

设计目标：一款高性能分布式电源系统，需要从12V电源总线转换出5V/6A的供电轨，为FPGA和外围电路供电。

• 系统配置：选用CXSD61238，输入电压12V，输出电压5V，输出电流6A。选择开关频率 500kHz（ROSC≈110kΩ），功率电感 4.7μH，输入电容 10μF × 2 + 4.7μF 陶瓷电容，输出电容 22μF × 2 陶瓷电容，自举电容 0.1μF，软启动电容 22nF（tSS≈8.8ms）。根据推荐元件选型表：R1=126kΩ，R2=24kΩ，RCOMP1=4.3kΩ，CCOMP1=8.2nF，CCOMP2=180pF。
• 输出电压设置：VOUT = 0.8V × (1 + R1/R2) = 0.8V × (1 + 126kΩ/24kΩ) = 5.00V，满足5V要求。
• 电感选择：输入12V、输出5V、开关频率500kHz，设纹波电流为1.44A（24%额定电流），L = 5V × (12V - 5V) / (12V × 500kHz × 1.44A) = 4.05μH，选用标准值 4.7μH。
• 补偿网络设计：穿越频率 fc ≈ fSW/12 ≈ 41.7kHz。RCOMP1 = (2π × fc × COUT) / (gm × gm_cs) × (R1+R2)/R2 ≈ (2π × 41.7kHz × 44μF) / (1300μA/V × 16A/V) × (126+24)/24 ≈ 4.3kΩ。CCOMP1 ≈ RL × COUT / RCOMP1 = (5V/6A × 44μF) / 4.3kΩ ≈ 8.5nF，选用 8.2nF。CCOMP2可根据ESR零点选择，推荐 180pF。
• 热设计：在12V输入、5V/6A输出条件下，效率约92%，功耗约1.3W。WQFN-14AL封装的θJA为48°C/W，温升约62.4°C，在85°C环境温度下结温约147.4°C，接近125°C上限，建议增加铜箔面积或使用散热过孔。

8. PCB布局建议

• 高电流路径最短化：高电流路径（输入电容、高侧FET、电感、输出电容）应尽可能短，这对实现稳定、无抖动的操作至关重要，也是实现高效率的关键。
• 输入电容布局：输入MLCC电容（10μF×2 + 4.7μF）应尽可能靠近VIN/PVIN和GND引脚放置。主要MLCC电容应与芯片放在同一层。
• SW节点最小化：SW节点具有高频电压摆幅，应保持在小面积内。将模拟元件远离SW节点，防止寄生电容噪声耦合。
• 反馈网络布局：反馈网络应连接在输出电容后方。反馈元件应靠近FB引脚放置。
• 补偿网络布局：补偿元件（RCOMP1/CCOMP1/CCOMP2）应靠近COMP引脚放置，走线应远离SW节点等噪声源。
• 频率设置电阻布局：RT/SYNC电阻应尽可能靠近IC，因为该引脚对噪声敏感。
• 散热设计：Exposed Pad必须焊接至大面积地平面，并通过多个过孔连接到内层地平面。对于6A输出应用，建议在器件下方和周围增加散热过孔。

图2. CXSD61238引脚封装图（WQFN-14AL 3.5×3.5mm）

9. 订购信息与技术支持

CXSD61238采用WQFN-14AL 3.5×3.5mm封装，适用于高密度电源应用：

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。如需获取更多技术资料或申请样品，请联系我们。