CXSD61315A 4A/21V同步降压转换器
4.5V-21V输入 | 0.808V-15V可调输出 | 内部补偿 | PGOOD | 可编程软启动 | WDFN-14L

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61315A | 封装：WDFN-14L（4×3mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61315A 是一款同步降压稳压器，集成功率MOSFET，可提供高达 4A 的连续输出电流。芯片输入电压范围 4.5V至21V，输出电压通过外部电阻分压器可调，范围为 0.808V至15V。电流模式控制提供快速瞬态响应，并简化环路稳定。芯片集成 120mΩ（高侧）/ 40mΩ（低侧） 功率开关，固定 500kHz 开关频率，内置 内部补偿 和 可编程软启动（外部电容设定），最大限度地减少外部元件数量并降低启动应力。

CXSD61315A 提供全面的故障保护，包括 逐周期过流保护（典型值6.2A）和 过温保护（热关断）。芯片还集成了 功率良好指示（PGOOD） 开漏输出，便于系统时序监控。关断模式下功耗极低（<1μA），适合电池供电系统。输出欠压保护采用 打嗝模式（Hiccup），在短路条件下降低输入电流。芯片采用 WDFN-14L（4×3mm） 小型封装，底部裸露焊盘增强散热，是分布式电源系统、电池充电器、DSL调制解调器以及线性稳压器预调节等应用的理想选择。

1. 主要特点与技术亮点

• 高效率同步整流：集成低导通电阻N-MOSFET（高侧120mΩ，低侧40mΩ），无需外部肖特基二极管，效率高。
• 宽输入电压范围（4.5V-21V）：兼容5V、12V、19V等多种电源轨，适用于工业、通信和消费电子应用。
• 可调输出电压（0.808V-15V）：通过外部电阻分压器灵活设定，反馈参考电压精度高。
• 内部补偿：内置补偿网络，无需外部补偿元件，简化设计并减少BOM成本。
• 500kHz固定开关频率：允许使用小尺寸电感和电容，优化方案面积。
• 可编程软启动：通过SS引脚外接电容设定软启动时间（47nF对应4.7ms典型值），有效抑制启动浪涌电流，降低输入源应力。
• 功率良好指示（PGOOD）：开漏输出，当输出电压达到设定值90%时指示正常，便于系统时序管理。
• 超低关断电流（<1μA）：EN拉低时进入关断模式，适合低功耗应用。
• 保护功能：
  • 逐周期过流保护：检测高侧MOSFET电流（典型值6.2A），防止过流损坏。
  • 输出欠压保护（打嗝模式）：FB低于参考电压50%时触发打嗝模式，自动重启，降低短路功耗。
  • 输入欠压锁定（UVLO）：上升阈值4.2V，下降阈值3.8V，迟滞防止误动作。
  • 过温保护（OTP）：结温超过150°C时停止开关，温度下降约30°C后自动恢复。
• 外部自举二极管支持：在输入电压低于5.5V或占空比高于65%时，可外接自举二极管提升效率。
• EMI优化设计：支持R-C吸收电路抑制SW节点振铃，改善EMI性能。
• RoHS合规：无铅、无卤素，环保设计。

2. 引脚配置与功能描述

CXSD61315A 采用 WDFN-14L（4×3mm） 封装，底部裸露焊盘增强散热性能，需焊接至大面积地铜。引脚功能丰富，包括PGOOD和可编程软启动。

引脚封装图（WDFN-14L 4x3）

引脚号	引脚名称	功能描述
1	VIN	电源输入，4.5V-21V，需用大容量陶瓷电容去耦。
2, 3, 4, 5	SW	开关节点（多个引脚并联），连接输出LC滤波器。
6	BOOT	高侧栅极驱动器自举引脚。在SW和BOOT之间连接100nF或更大的陶瓷电容。
7	EN	使能控制输入（高电平有效）。逻辑高使能，逻辑低关断。可接100kΩ上拉至VIN实现自动启动。
8	FB	反馈输入。通过外部电阻分压器设置输出电压，内部参考电压0.808V（典型值）。
9	PGOOD	功率良好指示输出，开漏输出，需外接上拉电阻。输出电压达到设定值90%时输出高阻（正常）。
10	SS	软启动控制输入。外接电容至GND设定软启动时间（47nF对应4.7ms）。
11	VCC	偏置电源，需用0.1μF至0.22μF电容去耦（电容值不超过0.22μF）。
12, 13, 15 (Exposed Pad)	GND	功率地。裸露焊盘必须焊接至大面积PCB铜箔并连接至地，以实现最大功耗散热。
14	AGND	模拟地，连接至系统地层。

3. 典型应用电路

CXSD61315A 的典型应用电路包含输入电容、输出电容、电感、反馈电阻、自举电容、偏置电容、软启动电容以及PGOOD上拉电阻。输入电容推荐22μF陶瓷电容，输出电容根据负载选择（推荐22μF×2）。反馈网络由两个电阻构成分压器，参考下表推荐的元件值。芯片内部补偿简化了设计。

图2. 典型应用电路

3.1 输出电压设定

输出电压通过外部电阻分压器设定，公式如下：

其中 VFB = 0.808V（典型值），R1 为连接至VOUT的上拉电阻，R2 为连接至GND的下拉电阻。下表提供了常用输出电压的推荐元件值。

VOUT (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	RT (kΩ)	L (μH)	COUT (μF)
5	75	14.4	60	4.7	22 × 2
3.3	75	24.3	20	3.6	22 × 2
2.5	75	35.8	20	3.6	22 × 2
1.8	54	73	30	2.2	22 × 2
1.5	55.8	43.9	39	2.2	22 × 2
1.25	10.3	14.7	22	2.2	22 × 2
1.0	5.16	16.6	9.4	1.5	22 × 2

4. 极限参数与电气特性

符号	参数	最小值	最大值	单位
VIN	电源输入电压	-0.3	26	V
VSW	SW引脚开关电压	-0.3	VIN+0.3	V
VBOOT - VSW	自举电压	-0.3	6	V
其他引脚	控制/逻辑引脚	-0.3	6	V
PD	功耗 (TA=25°C) WDFN-14L	—	1.667	W
θJA	结到环境热阻 (WDFN-14L)	—	60	°C/W
TJ	结温	—	150	°C
TSTG	存储温度	-65	150	°C
ESD (HBM)	人体模型	—	2	kV

参数	最小值	最大值	单位
输入电压 VIN	4.5	21	V
结温 TJ	-40	125	°C
环境温度 TA	-40	85	°C

参数	测试条件	典型值	单位
输入电压范围	—	4.5 – 21	V
反馈参考电压	—	0.808	V
关断电流	VEN = 0V	0	μA
静态电流	VEN=2V, VFB=1V	0.7	mA
开关频率	—	500	kHz
高侧导通电阻	—	120	mΩ
低侧导通电阻	—	40	mΩ
峰值电流限制	VBOOT-SW=4.8V	6.2	A
最大占空比	VFB=0.8V	90	%
最小导通时间	—	100	ns
软启动时间（CSS=47nF）	—	4.7	ms
EN 逻辑高电平	—	2.0	V
EN 逻辑低电平	—	0.4	V
UVLO 上升阈值	VIN 上升	4.2	V
UVLO 下降阈值	VIN 下降	3.8	V
PGOOD 上升阈值	—	90	%
PGOOD 下降阈值	—	70	%

5. 工作原理与设计指导

5.1 基本工作原理

CXSD61315A 采用 电流模式PWM控制架构。在每个开关周期，内部振荡器产生固定频率（500kHz）的时钟信号，触发高侧N-MOSFET导通。电流检测放大器监测高侧MOSFET的电流，当电流达到误差放大器输出设定的阈值时，高侧MOSFET关断，低侧MOSFET导通，直至下一个周期开始。误差放大器通过比较FB引脚上的反馈电压与内部0.808V参考电压，调整占空比，从而调节输出。电流模式控制提供快速的瞬态响应和逐周期电流限制。

5.2 内部补偿与可编程软启动

CXSD61315A 内置 内部补偿 网络，无需外部补偿元件，简化了设计并减少了BOM成本。软启动通过SS引脚外接电容实现，内部10μA电流源对电容充电，产生线性上升的软启动电压。软启动时间计算公式：tSS = (CSS × 0.808V) / 10μA。例如，47nF电容对应软启动时间约4.7ms。可编程软启动有效抑制启动浪涌电流，降低输入源应力。

5.3 功率良好指示（PGOOD）

PGOOD为开漏输出，需外接上拉电阻。当输出电压达到设定值的90%以上时，PGOOD内部MOSFET关断，引脚呈高阻抗；当输出电压低于70%时，PGOOD被拉低。软启动期间PGOOD保持低电平，直到软启动结束且输出电压达到90%后才变高。PGOOD延迟时间典型值为20μs。

5.4 使能控制与关断模式

EN引脚为高电平有效使能输入。EN拉低（<0.4V）时芯片进入关断模式，功耗低于1μA。EN拉高（>2V）时芯片启动。可通过100kΩ电阻上拉至VIN实现自动启动。外部电阻分压器可设定输入欠压锁定阈值，防止输入电压过低时启动。

5.5 外部自举二极管

在SW和BOOT之间连接100nF陶瓷电容，为高侧MOSFET提供栅极驱动电压。当输入电压低于5.5V或占空比高于65%时，建议在BOOT引脚和外部5V电源之间添加外部自举二极管（如IN4148或BAT54），以提升效率。

5.6 保护功能

• 逐周期过流保护（OCP）：每个周期检测高侧MOSFET电流，超过电流限制阈值（典型值6.2A）时关断高侧MOSFET，防止过流损坏。
• 输入欠压锁定（UVLO）：上升阈值4.2V，下降阈值3.8V，迟滞防止误动作。
• 输出欠压保护（打嗝模式）：FB电压低于参考电压50%时触发打嗝保护，芯片关断一段时间后自动重启，降低短路功耗。
• 过温保护（OTP）：结温超过150°C时停止开关，温度下降约30°C后自动恢复。

5.7 电感选型

电感值影响纹波电流，计算公式为：

推荐的纹波电流为最大输出电流的24%（ΔIL = 0.24 × IMAX）。最大纹波电流出现在最高输入电压下。推荐电感值范围1.5μH至4.7μH，具体取决于输出电压。电感的饱和电流应高于峰值电流（IPEAK = ILOAD(MAX) + ΔIL/2），DCR尽可能低。

5.8 输入输出电容选型

输入电容：推荐使用22μF低ESR陶瓷电容，RMS电流计算公式：

最恶劣条件出现在VIN = 2×VOUT时，IRMS = IOUT(MAX) / 2。

输出电容：推荐使用22μF×2陶瓷电容，输出纹波电压估算：

5.9 EMI抑制

为改善EMI性能，可在SW和GND之间放置R-C吸收电路（Snubber），或在自举电容上串联电阻（会降低驱动能力）。建议在PCB布局中预留吸收电路位置，同时减小SW走线面积，保持主功率回路小环路。

6. PCB布局建议

对于CXSD61315A，良好的PCB布局对性能和EMI至关重要，建议遵循以下原则：

• 输入电容就近放置：22μF输入陶瓷电容尽可能靠近VIN和GND引脚。
• SW走线短而宽：SW节点连接电感，走线应短而宽，敏感元件远离该走线。
• 反馈网络靠近芯片：FB分压电阻靠近IC放置，反馈走线远离SW和电感。
• VCC去耦电容靠近VCC引脚：0.1μF-0.22μF电容紧靠VCC和GND引脚。
• SS和PGOOD走线：SS电容和PGOOD上拉电阻靠近IC，走线远离噪声源。
• 裸露焊盘散热：Exposed Pad必须焊接至大面积地铜，并通过过孔连接内层地平面，以降低热阻。
• AGND和PGND分离：模拟地和功率地分开，在裸露焊盘处单点连接。
• 主功率回路小环路：VIN → 高侧MOSFET → SW → 电感 → COUT → GND 的回路应尽量小。

7. 热设计考虑

CXSD61315A 的最大功耗取决于封装热阻和布局。WDFN-14L在标准JEDEC 51-7四层板上的θJA为60°C/W。在TA=25°C时，最大功耗为：

实际应用中需确保结温不超过125°C，建议在PCB上为裸露焊盘提供足够的铜箔面积和过孔以改善散热。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61315A 采用 WDFN-14L（4×3mm） 封装，无铅、RoHS合规。嘉泰姆电子提供工程样品、评估板、参考设计及FAE技术支持。