CXAC85308 内置GaN原边驱动开关
高压直流供电 · 无需辅助绕组 · 集成VCC电容 · 双绕组变压器 · 33W快充方案

更新时间：2026年4月 | 产品型号：CXAC85308

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的CXAC85308 是一款应用于 AC/DC 反激变换器的原边驱动开关，内置 700V GaN（氮化镓）功率管，集成高压自供电电路和 VCC 电容，适用于全电压输入 33W 输出、双绕组变压器的反激变换器应用。芯片支持自适应 COT 控制方式，可工作于 CCM 或 DCM 模式。接收和解调配对的副边控制器（如 CXAC85310BX）通过磁耦隔离器（如 CXAC85312）发送到原边的脉冲信号，控制原边功率管的开通，从而实现副边主控。超低的工作电流使得 CXAC85308 可以直接从高压直流供电，省去了辅助绕组、整流二极管和外置 VCC 电容，外围电路非常简洁，非常适合宽输出电压范围的应用。同时满足待机功耗小于 50mW 和六级能效标准。采用频率调制技术，达到优异的 EMI 性能。内置多种保护，包括逐周期限流、输出短路保护、CS 引脚开路保护、次级整流管开路保护、反馈环开路保护、过温保护等，较低的输出短路功耗使系统更加安全可靠。采用 ESOP-5 封装。

1. 产品概述与优势

CXAC85308 是一款革命性的原边驱动开关，内置 700V GaN 功率管和高压自供电电路，同时集成了 VCC 电容，彻底省去了辅助绕组、整流二极管以及外部 VCC 电容。芯片采用磁耦通讯技术，与副边控制器配合实现副边主控，具有超快动态响应、无需环路补偿的优点。由于直接从高压直流母线取电，芯片供电不受输出电压影响，天然适合 USB-PD/PPS 等宽输出电压（3.3-21V）快充应用。搭配双绕组变压器（无需辅助绕组），外围元件极少，系统成本大幅降低。待机功耗低于 50mW，满足六级能效标准。ESOP-5 小型封装，进一步节省 PCB 面积。

2. 主要特点与技术亮点

• 内置 700V GaN 功率管（RDS(on)=470mΩ 典型值），连续漏极电流 3.3A
• 高压直流直接供电（HV 引脚），无需辅助绕组和整流二极管
• 集成 VCC 电容，无需外部 VCC 电容
• 支持双绕组变压器设计，外围电路极简，超高性价比
• 磁耦通讯实现副边主控，AdaptiveCOT 控制，快速动态响应
• 全电压范围满足六级能效，待机功耗 < 50mW
• 内置频率抖动技术，改善 EMI
• 输出短路功耗低，提高系统安全性
• 完备保护：逐周期限流（OCP）、输出短路保护（SCP）、CS 引脚开路保护、次级整流管开路保护、反馈环开路保护（OLP）、过温保护（OTP）
• ESOP-5 超小封装，节省空间

3. 引脚封装与说明

CXAC85308 采用 ESOP-5 封装，引脚定义如下：

4. 典型应用电路

5. 极限参数与电气特性（工程师必读）

为保证系统可靠性，设计时请勿超出极限参数。CXAC85308 内置 GaN 功率管漏源耐压 700V（瞬态 800V），工作结温范围-40℃~150℃。

极限参数表

关键电气参数（典型值 Ta=25℃）

6. 工作原理与设计要点

高压供电与集成 VCC 电容

CXAC85308 的 HV 引脚直接连接整流后的高压直流母线正端。芯片内部集成了 VCC 电容和高压自供电电路。上电后，当 HV 电压达到启动条件时，内部电路对集成 VCC 电容充电，待 VCC 电压上升至 VCC_ON（8.2V）时芯片开始工作。正常工作期间，芯片从 HV 引脚取电，由于芯片工作电流极低（空载时仅 120μA），高压供电产生的损耗很小，对系统效率和温升影响微乎其微。省去了传统方案中的辅助绕组、整流二极管和外置 VCC 电容，使系统外围元件数量降至最低，同时也消除了辅助绕组带来的交叉调节问题，非常适合宽输出电压应用。

初次级磁耦通信与副边主控

系统首次上电时，副边控制器尚未建立 VDD，CXAC85308 自主控制功率管开关，启机频率为 36kHz，原边限流值为最大峰值电流的 50%，同时检测变压器退磁时间。当退磁时间满足条件后，芯片开始监听 RX 引脚上的磁耦信号。副边控制器启动后，通过磁耦隔离器向原边发送负脉冲信号（脉冲宽度典型值，信号间隔需 >5μs）。CXAC85308 接收并解调这些脉冲，根据脉冲频率决定原边开通时序和峰值电流。若在启动后 tAR_ON（43ms）内未收到有效脉冲，则进入自动重启（停止工作 600ms 后重试）。

AdaptiveCOT 控制方式

正常工作时，芯片根据接收脉冲的频率调节原边峰值电流。配对的副边控制器采用 ACOT（自适应恒定导通时间）控制，开关频率随负载增加而增加。控制曲线分段：轻载时开关频率低于 40kHz，维持 CS 峰值在 VCS_MIN（120mV）；负载增加至频率达到 40kHz 后，维持频率不变，增加峰值电流直至 VCS_MAX（470mV）；重载时维持峰值电流不变，频率从 40kHz 继续上升。最高开关频率由副边控制器决定，典型最高 100kHz。这种控制方式在轻载时保持低峰值电流和低频率，待机功耗极低；重载时提升频率，减小变压器体积。

电流检测与保护

CS 引脚外接采样电阻，逐周期限制原边峰值电流。内置前沿消隐（LEB）时间 250ns，避免开通尖峰误触发。CS 开路保护：启动前上拉 6μA 电流，若 CS 电压高于 1V 则判定为开路并锁定，只有 VCC 欠压才能清除。CS 短路保护：通过最小限流值和前沿消隐配合检测。

安全保护机制

• 功率管 SOA 保护：当输出短路时，变压器去磁不充分导致原边电流在 LEB 内累积，连续 2 次检测到退磁时间过短（<400ns）时，屏蔽下一个周期的 LEB 功能并增加去磁时间，防止电流超过 GaN 额定值。
• 磁耦故障保护：如果连续 3 个周期检测到退磁时间小于 tTX_OPEN（6.5μs）且没有接收到副边脉冲，则判定磁耦开路，自动重启。
• 整流管开路保护：启动后第一个开关周期退磁时间小于 tDIODE_OPEN（9.6μs），则触发保护，自动重启。
• 自动重启：当副边检测到故障（输出短路、过压、欠压、过温等）停止发送脉冲，原边若持续 tAR_SKIP（600ms）未收到有效脉冲，则自动重启（停止 600ms 后重试）。
• 过温保护：结温 150℃ 关断，106℃ 恢复重启。

7. 基于 CXAC85308 的 33W PD 快充设计实例（双绕组变压器）

目标规格：输出 5V/3A、9V/3A、12V/2.5A、15V/2.2A、20V/1.65A（33W），配合嘉泰姆副边控制器 CXAC85310BD 和磁耦隔离器 CXAC85312，采用双绕组变压器（无辅助绕组）。
① 变压器设计：选用 EE16 或 EFD20 磁芯，原副边匝比 Np:Ns = 5:1（例如 50:10），原边电感量约 0.6mH。由于无辅助绕组，输出电压采样和芯片供电完全由副边完成。
② CS 电阻：根据原边峰值电流选择。假设最大输出功率时原边峰值电流约 1.4A，Rcs = VCS_MAX / Ipk = 0.47V / 1.4A ≈ 0.33Ω。
③ HV 引脚：直接连接母线电容正端，无需任何外接元件。
④ RX 引脚：连接磁耦隔离器（CXAC85312）的初级侧，磁耦次级侧连接副边控制器的 TX 引脚。走线应短且远离功率回路。
⑤ CS 引脚：外接采样电阻到 GND，同时底部散热 PAD 为 CS，应铺铜散热但注意 CS 为敏感节点，铺铜不宜过大。
⑥ 由于无辅助绕组，输出电压检测完全由副边控制器通过分压电阻完成，原边不需要 DEM 引脚。
⑦ 输出电容：建议使用低 ESR 固态电容，总容量不小于 680μF。
⑧ 此方案外围元件数量极少，系统成本低，非常适用于高性价比快充设计。

8. PCB Layout 专业建议

• 为了降低辐射干扰，应减小高频功率环路面积：初级母线电容、变压器初级绕组和芯片 DRAIN→CS→GND 环路面积尽可能小；次级绕组、整流二极管和输出滤波电容环路面积尽可能小；初级钳位电路环路面积尽可能小。
• CS 电阻尽量靠近 CS 引脚和 GND 引脚，并采用开尔文连接减小寄生电感。底部 CS 散热 PAD 应可靠焊接，并连接至 GND。
• 磁耦隔离器的 GND 需单独连接到芯片 GND 引脚，RX 走线应短且与磁耦输出并行走线，不要铺大铜皮，远离 DRAIN、钳位电路等强干扰源。
• HV 引脚直接连接母线电容正端，走线应短且宽，注意与低压引脚保持安规距离。
• 应将 Y 电容放置在初级输入滤波电容正端和次级滤波电容地之间。如果输入端使用了 π 型 EMI 滤波器，滤波电感应放置在输入滤波电容的负极之间。
• ESD 放电针应直接连接在初级输入滤波电容正端和次级滤波电容地（或输出正端）之间，并远离芯片控制电路。
• 由于芯片采用 ESOP-5 封装且集成 VCC 电容，无需外部 VCC 电容，但需确保 HV 供电稳定。