系列选型： CXSU63321A（PFM轻载模式）| CXSU63321B（强制PWM模式）| CXSU63321C（MODE引脚控制PFM/PWM切换）| 2V-12V宽输入 | 4.5V-12.6V可调输出 | 可调峰值限流（最高10A）| 1.2MHz/1.5MHz可调频率 | 软启动<2ms | 输出过压保护13.2V | WQFN-11L封装。

 

1. 产品概述与市场定位

随着 RF 功率放大器（PA）、NAND Flash 存储、备份电源、电机驱动及便携 POS 终端等应用对电源管理的要求日益提高，系统需要在宽输入电压范围内稳定输出较高的电压（如 5V 升压至 12V）。CXSU63321 系列作为一款 同步升压转换器，能够在 2V 至 12V 的宽输入范围内工作，输出电压可调范围为 4.5V 至 12.6V，并支持高达 10A 的可编程峰值电流限制。芯片的 快速软启动 特性（<2ms）使其非常适合需要快速上电的应用场景。该系列提供三种工作模式版本：CXSU63321A 采用 PFM 轻载省电模式，优化轻载效率；CXSU63321B 强制 PWM 模式，固定开关频率，适合对 EMI 和纹波要求严格的场景；CXSU63321C 通过 MODE 引脚灵活切换 PFM/PWM，兼顾效率与噪声性能。CXSU63321 系列采用 WQFN-11L（2.5×2mm，FC） 封装，配合 4.7μH 电感和 10μF 输入/输出电容，整体方案面积小，适合空间受限的便携设备。

2. 主要特点与技术亮点

• 三种工作模式版本：CXSU63321A（PFM轻载模式，提升轻载效率）；CXSU63321B（强制PWM模式，固定频率，低输出纹波）；CXSU63321C（MODE引脚控制，可在PFM和FPWM间灵活切换）。
• 可调峰值电流限制：通过 ILIM 引脚外接电阻设定，计算公式 ILIM = 1030000 / RLIM（典型 8A 时 RLIM=127kΩ）。
• 可编程开关频率：通过引脚或内部配置选择 1.2MHz 或 1.5MHz，优化效率和外部元件尺寸。
• 内部 LDO 供电（VCC）：内置 5V 稳压器，为内部电路供电，需外接 1μF 以上陶瓷电容。
• 输出过压保护（OVP）：VOUT 超过 13.2V（典型）时关断功率管，防止负载损坏。
• 输入欠压锁定（UVLO）：VIN 低于 1.8V 时关闭芯片，防止电池深放电。

3. 引脚配置与功能描述

CXSU63321 系列采用 WQFN-11L（2.5×2mm，FC）封装。CXSU63321A/B 与 CXSU63321C 的引脚区别在于：A/B 版本的 Pin 4 为 NC（无连接），C 版本的 Pin 4 为 MODE（PFM/FPWM 控制）。主要引脚包括：VIN（输入）、VOUT（输出）、SW（开关节点）、BOOT（自举电容）、FB（反馈）、EN（使能）、ILIM（峰值限流设定）、VCC（内部 LDO 输出）、GND（地）、MODE（仅 C 版本，PFM/FPWM 控制）。详细引脚分布请参考数据手册。

图1. 引脚封装图（WQFN-11L 顶视图）

4. 典型应用电路

CXSU63321 系列的典型应用电路包含输入电容 CIN（22μF + 1μF）、输出电容 COUT（22μF×3）、功率电感 L（4.7μH）、反馈分压电阻 R1/R2、峰值限流设定电阻 RLIM、自举电容 CBOOT（100nF）以及 VCC 旁路电容 CVCC（4.7μF）。CXSU63321C 的 MODE 引脚用于控制 PFM/FPWM 模式切换。

图2. 典型应用电路（CXSU63321A/B/C）

5. 极限参数与电气特性

符号	参数	最小值	最大值	单位
VIN, SW, VOUT, NC1	对 GND 电压	-0.3	14.5	V
EN, VCC, ILIM, FB, NC2	对 GND 电压	-0.3	6	V
BOOT	对 SW 电压	-0.3	SW+6	V
TJ	结温范围	-40	150	°C
TSTG	存储温度	-65	150	°C
ESD（HBM）	人体模型	—	±2	kV
ESD（CDM）	充电器件模型	—	±500	V

参数	最小值	最大值	单位
VIN 输入电压（升压模式）	2	VOUT(SET)-0.2	V
VOUT 输出电压	4.5	12.6	V
输入电容（有效值）CIN	10	—	μF
输出电容（有效值）COUT	10	1000	μF
电感 L	1	4.7	μH
环境温度	-40	85	°C
结温	-40	125	°C

参数	条件	典型值	单位
VIN 工作范围	—	2-12	V
VOUT 范围	—	4.5-12.6	V
UVLO 上升阈值	—	1.9	V
UVLO 下降阈值	—	1.8	V
FB 参考电压（PWM）	—	1.212	V
FB 参考电压（PFM）	—	1.224	V
静态电流（非开关）	EN=1，空载	35	μA
关断电流	EN=0	1	μA
开关频率（fSW1）	可配置	1.2	MHz
开关频率（fSW2）	可配置	1.5	MHz
最小导通时间	—	90	ns
高侧 MOSFET RDS(ON)	VCC=5V	27	mΩ
低侧 MOSFET RDS(ON)	VCC=5V	19	mΩ
可调峰值电流限制	外部电阻设定	最高10	A
输出过压保护	—	13.2	V
过压保护滞回	—	0.25	V
软启动时间	COUT=47μF，空载	2	ms
过温保护	—	150	°C

6. 工作原理与设计指导

6.1 可调峰值电流限制

CXSU63321 系列采用逐周期峰值电流限制检测方案，在导通期间感应电感电流。当负载电流超过峰值电流限制阈值时，导通时间减小，直到电流回落到峰值电流阈值以下。峰值电感电流限制可通过 ILIM 引脚外接电阻 R_LIM 设定，计算公式为：
I_LIM = 1030000 / R_LIM
例如，典型 8A 电流限制对应 R_LIM = 127kΩ。建议使用 1% 精度电阻。

6.2 版本选择：PFM 与 FPWM 模式

该系列提供三种工作模式版本：

• CXSU63321A（PFM 模式）：轻载时自动进入 PFM（脉冲频率调制）模式，通过延长高侧 MOSFET 关断时间来减少能量传递，提升轻载效率，适合对功耗敏感的应用。
• CXSU63321B（强制 PWM 模式）：轻载时强制工作于固定频率 PWM 模式，电感电流连续（CCM），输出纹波更低，适合对噪声和 EMI 要求严格的场景。
• CXSU63321C（MODE 引脚控制）：通过 MODE 引脚选择工作模式——拉高时进入强制 PWM 模式，拉低或悬空时进入 PFM 自动模式，提供最大的灵活性。

6.3 输出电压设置

输出电压通过外部反馈电阻分压设定，FB 引脚参考电压为 1.212V（PWM 模式）。计算公式为：
VOUT = VFB × (1 + R1/R2)，其中 VFB = 1.212V。建议 R2 取值在 10kΩ-100kΩ 之间。

6.4 保护机制

• 输入欠压锁定（UVLO）：上升阈值 1.9V，下降阈值 1.8V，防止电池深放电。
• 逐周期峰值电流限制：通过 ILIM 引脚可编程，最高 10A。
• 输出过压保护（OVP）：VOUT > 13.2V 时关断功率管，滞回 0.25V。
• 过温保护（OTP）：结温超过 150°C 时关断，冷却后恢复。
• VCC UVLO：内部 LDO 输出电压低于 2.5V 时关断。

6.5 元件选型指导

• 电感 L：推荐 4.7μH（1.2MHz）或 2.2μH（1.5MHz），饱和电流 ≥ 峰值电流需求（建议 ≥4.5A）。推荐型号：Cyntec CMME053T-4R7MS 或 CMMB084T-4R7MS。
• 输入电容 CIN：有效值 ≥10μF，推荐 22μF/25V X5R（0805）+ 1μF/16V X5R（0402）并联，靠近 VIN 和 GND。
• 输出电容 COUT：有效值 10μF-1000μF，推荐 22μF/25V X5R × 3 并联（0805），靠近 VOUT 和 GND。
• 自举电容 CBOOT：100nF/50V X5R（0402），靠近 BOOT 和 SW 引脚。
• VCC 电容：4.7μF/10V X5R（0603），靠近 VCC 和 GND。
• 峰值限流电阻 RLIM：根据目标电流计算，例如 8A 对应 127kΩ，建议 1% 精度。

7. 基于 CXSU63321 的 RF PA 供电设计实例

设计目标：一款 5G 小基站 RF 功率放大器（PA），需要从 5V 供电轨升压至 12V，为 PA 提供 1.5A 连续电流，要求高效率、快速启动和低输出纹波。

• 系统配置：选用 CXSU63321A（PFM 模式，优化轻载效率），VIN=5V，VOUT=12V，最大负载 1.5A。
• 电感：4.7μH，饱和电流 5.1A（Cyntec CMME053T-4R7MS）。
• 输入电容：22μF/25V + 1μF/16V 陶瓷电容，靠近 VIN。
• 输出电容：22μF/25V × 3（0805），靠近 VOUT。
• 峰值限流：设定为 8A（RLIM=127kΩ），满足 1.5A 输出需求（IIN ≈ 4.17A，峰值电感电流约 4.46A）。
• 开关频率：1.2MHz，使用 4.7μH 电感。
• 控制逻辑：EN 接系统使能信号，PFM 模式自动优化轻载效率。
• 启动过程：EN 置高后，软启动时间约 2ms，VOUT 平滑上升至 12V。

8. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：输入电容、SW 引脚、电感、输出电容和 GND 之间的走线应短而宽，减小寄生电感和电阻。
• 输入电容靠近 VIN：CIN 必须尽可能靠近 VIN 和 GND 引脚，以降低高频噪声。
• 输出电容靠近 VOUT：COUT 应紧靠 VOUT 和 GND 放置，确保低 ESR 路径，降低输出纹波。
• SW 节点面积最小化：SW 引脚连接电感和自举电容，该节点高频开关，铜皮面积应尽量小以减少 EMI 辐射。
• BOOT 电容靠近芯片：CBOOT 应紧靠 BOOT 和 SW 引脚放置，走线短而宽。
• VCC 电容靠近芯片：CVCC 应靠近 VCC 和 GND 放置，确保内部 LDO 稳定。
• 反馈网络就近放置：FB 分压电阻应靠近 FB 引脚，并远离 SW 等噪声节点。
• ILIM 电阻就近放置：RLIM 应靠近 ILIM 和 GND 引脚，避免噪声耦合影响限流精度。
• 地线分割：模拟地和功率地应独立走线，在芯片下方单点连接，避免功率地噪声污染小信号地。
• 散热设计：WQFN 封装底部有散热焊盘（Exposed Pad），应焊接至 PCB 大面积铜箔，并加过孔辅助散热。θJA 为 52.92°C/W，在 TA=25°C 时最大耗散功率约 1.89W。

9. 订购信息与技术支持

CXSU63321 系列采用 WQFN-11L（2.5×2mm，FC） 封装，无铅、RoHS 合规。提供以下版本：CXSU63321A（PFM 模式）、CXSU63321B（强制 PWM 模式）、CXSU63321C（MODE 引脚控制）。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。如需获取完整数据手册、应用笔记或设计咨询，请通过以下方式联系。