CXLB73369 4开关双向升降压NVDC电池充电控制器
2-4节电池 | SMBus通信 | IMVP 9.2 | PSYS/PROCHOT/IBUS/IBAT

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年7月 | 型号：CXLB73369 | 封装：WQFN-32L（4x4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXLB73369 是一款高度集成的4开关双向升降压NVDC（Narrow Voltage DC）电池充电控制器，专为2至4节锂离子电池充电应用设计。该芯片支持从USB-C PD适配器、传统AC-DC适配器以及移动电源等宽范围DC电源获取电能，输入电压范围 3.8V至24V，电池充电电压范围 5V至19.2V（步进8mV），充电电流精度高达 ±2%，电压精度 ±0.5%。芯片通过 SMBus串行通信接口 实现高度灵活的编程，支持充电电流、充电电压、IMVP特性以及输入/电池/系统输出的过压、欠压保护阈值配置。CXLB73369完全兼容 Intel IMVP 9.2 规范，集成 PSYS系统功率监测、PROCHOT处理器过热指示、IBUS输入电流监测 和 IBAT电池电流监测 等高级功能，是笔记本、平板、无人机和便携设备的理想电池充电管理方案。

1. 产品概述与市场定位

在笔记本、平板、无人机等大容量电池供电设备中，充电管理方案需要兼顾输入电压的多样性和电池充电的高效性。CXLB73369作为一款 4开关双向升降压NVDC电池充电控制器，其核心优势在于 宽输入电压范围（3.8V-24V） 和 灵活的电池电压支持（2-4节，5V-19.2V）。芯片采用NVDC架构，系统电压（VSYS）可跟随电池电压自动调整，既保证了系统供电的稳定性，又实现了充电效率的最优化。

芯片的 SMBus通信接口 使得所有关键参数均可通过主机编程，包括充电电流（LSB=64mA/128mA）、充电电压（LSB=8mV）、输入电流限制（AICR）、MIVR阈值等。高度集成的 8位ADC 可实时监测VBUS、VSYS、VBAT、IBUS、IBAT、PSYS、CMPIN等关键节点，为系统提供精确的状态反馈。PSYS系统功率监测 以电流输出形式反映系统实时功耗，PROCHOT处理器过热指示 则可在输入过流、电池放电过流、系统欠压等事件发生时主动通知CPU，有效保护系统安全。CXLB73369采用 WQFN-32L（4x4mm） 封装，是高性能、高集成度电池充电管理方案的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• NVDC架构：系统电压（VSYS）可设为电池电压+150mV或固定最小电压（VSYS_MIN），实现最优充电效率和系统供电稳定性。
• 高精度充电：充电电压精度 ±0.5%（0-85C），充电电流精度 ±2%，支持10mΩ和5mΩ电流采样电阻。
• 可编程开关频率：支持720kHz/800kHz/1.2MHz可选，优化效率和EMI性能。
• 动态电源管理：MIVR（最小输入电压调节）防止输入电源过载，AICR（平均输入电流限制）精确控制输入电流，AICC（自适应输入电流控制）自动优化输入限流值。
• 峰值功率模式：支持两级AICR限流（IAICR1/IAICR2），在系统峰值负载时临时提高输入电流限制，满足瞬间高功率需求。
• Vmin Active Protection（VAP）：在系统峰值功率尖峰期间，利用输入侧储能电容补充系统供电，防止系统电压跌落。
• 全面保护功能：包括VBUS OVP、VBAT OVP、SYS OVP、SYS UVP、BUS OCP（两级）、BATOCP、OTP、OTG OVP/UVP等15重保护。
• 低功耗模式：低功耗模式下静态电流仅18uA（典型值），支持PROCHOT低功耗唤醒。
• 强栅极驱动：内置5V NMOS栅极驱动器，支持强栅极驱动模式优化开关损耗。
• 频率抖动：可选±2%~±6%频率抖动，改善EMI性能。

3. 典型应用电路

CXLB73369的典型应用电路包括：VBUS输入（3.8V-24V），外接4个NMOSFET（Q1-Q4）组成双向升降压功率级，功率电感（1uH/1.5uH/2.2uH/3.3uH可选），输入电流采样电阻（RSENSE_IN，10mΩ/5mΩ），电池电流采样电阻（RSENSE_BAT，10mΩ/5mΩ），BATFET（Q5，P-MOSFET）控制电池路径。CEL_BATPRES引脚通过电阻分压设定电池节数（2-4节），ILIM_HIZ引脚设定输入电流限制和HiZ模式，COMP1/COMP2外接补偿网络，IBUS/IBAT/PSYS提供模拟监测输出。

图1. 典型应用电路（2-4节电池NVDC升降压充电）

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 NVDC 系统电压控制

CXLB73369 采用 NVDC（Narrow Voltage DC）架构，系统电压（VSYS）由电池电压和 VSYS_MIN 设定共同决定。在 Active VBUS 模式下：当电池电压低于 VSYS_MIN 设定值时，VSYS 被调节至 VSYS_MIN 电压；当电池电压高于 VSYS_MIN 时，VSYS 被调节至电池电压 + 150mV（典型值）。这种架构确保了系统供电电压始终略高于电池电压，既保证了系统负载的稳定供电，又实现了充电效率的最优化。VSYS_MIN 可通过 VSYS_MIN 寄存器（0x3E）编程，范围 5.0V~19.2V，步进 100mV。

5.2 充电管理与充电曲线

芯片支持预充电和快充两个阶段。当电池电压低于 VSYS_MIN 时，进入预充模式，充电电流限制在 384mA（LDO 充电使能时）。当电池电压高于 VSYS_MIN 后，进入快充模式，充电电流由 ICHG_CTRL 寄存器设定（0x14[12:6]）。当电池电压达到 VBAT_REG 设定值时，进入恒压（CV）模式，维持电池电压恒定。充电过程中，CHG_OK 引脚保持高电平指示正常充电状态。看门狗定时器（WDT）可防止充电异常终止，超时后自动清除 ICHG_CTRL 寄存器。

5.3 输入电流管理（MIVR/AICR/AICC）

芯片提供三层输入电流管理机制：

• MIVR（最小输入电压调节）：当输入电源过载导致 VBUS 电压下降至 MIVR 阈值时，自动降低充电电流，防止输入电压进一步跌落。MIVR 阈值默认设为 VBUS - 1.28V，可通过 VMIVR 寄存器（0x3D）编程（3.2V~19.52V，LSB=64mV）。
• AICR（平均输入电流限制）：输入电流限制由 ILIM_HIZ 引脚电压或 AICR_HOST 寄存器（0x3F）共同决定（取较小值），通过 IAICR 寄存器（0x22）只读反映。支持 50mA~6.35A（RSENSE_IN=10mΩ）范围。
• AICC（自适应输入电流控制）：当检测到 MIVR 事件时，自动降低 AICR 设定值直至 VBUS 电压恢复，寻找最优输入限流值。AICC 完成后，AICC_DONE 状态位（0x20[14]）置 1。

5.4 峰值功率模式（两级 AICR）

为支持系统瞬间高功率需求，芯片支持峰值功率模式（Peak Power Mode）。当输入电流达到 IAICR1 阈值或 VSYS 跌落至 VSYS_MIN 的 95% 时，输入电流限制临时提高至 IAICR2（可编程为 IAICR1 的 110%~450%），持续过载时间 TOVLD（1ms~10ms）后恢复至 IAICR1。该功能通过 EN_PKPWR_AICR 和 EN_PKPWR_VSYS 使能。

5.5 OTG 模式（USB On-The-Go）

芯片支持反向 OTG 功能，可从电池向 VBUS 供电，输出 3.0V~24.0V（可编程，LSB=8mV），输出电流限制由 IOTG_REG（0x3C）设定。OTG 模式通过 OTG_VAP 引脚（高电平）和 EN_OTG 寄存器（0x32[12]）共同使能。支持 Fast Role Swap（FRS），可在输入电源断开后 150us 内提供 5V 输出。

5.6 PROCHOT 处理器过热指示

PROCHOT 引脚用于通知处理器系统发生异常事件，如输入过流、电池放电过流、系统欠压等。芯片支持多种 PROCHOT 触发事件：

• INOM/ICRIT：输入电流超过 IAICR1 的 110%（INOM）或 IAICR2 的 110%（ICRIT）。
• IDCHG1/IDCHG2：电池放电电流超过可编程阈值。
• VSYS：系统电压低于可编程阈值。
• VBUSOK：输入电源移除检测。
• BATGONE：电池移除检测。
• MIVR：进入 MIVR 状态。
• 独立比较器：CMPIN 与内部基准比较结果。

PROCHOT 脉宽可编程（100us~10ms），支持脉冲扩展模式（主机清除）。

5.7 8位 ADC 监测

内置 8 位 ADC 可监测以下节点：CMPIN、VBUS、PSYS、IBUS（CSIP-CSIN差分）、VSYS、VBAT（CSON）、IBAT放电（CSON-CSOP差分）、IBAT充电（CSOP-CSON差分）。ADC 支持单次和连续（1秒周期）两种转换模式，通过 ADC_START 和 ADC_CONV 寄存器控制。各通道使能位独立配置。

5.8 保护机制

• BUS OVP：VBUS 过压保护，阈值 26.8V（典型）。
• BAT OCP：电池放电过流保护，阈值可编程（IDCHG1 的 133%~200%）。
• BAT OVP：电池过压保护，阈值 VBAT_REG 的 104%。
• BUS OCP1：输入过流保护（第一级），阈值 IAICR2 的 133%~200%。
• BUS OCP2：输入过流保护（第二级），阈值取决于 IBUS_OCP2_TH 和 RSENSE_IN。
• SYS OVP：系统过压保护，阈值可编程（12V~25V，默认取决于电池节数）。
• SYS UVP：系统欠压保护，阈值可编程（3.65V~8.0V），支持 Hiccup 恢复模式。
• OTG OVP/UVP：OTG 输出过压/欠压保护，阈值为 VOTG_REG 的 110%/85%。
• OTP：过温保护，阈值 140C，恢复阈值 125C。
• IL_AVG：电感平均过流保护，阈值可选 6A/10A/15A 或禁用。
• Q2_OCP：Q2 MOSFET 过流保护，阈值可选 150mV/210mV（VDS）。

6. 基于 CXLB73369 的笔记本电脑充电设计实例

设计目标：一款支持 USB-C PD 充电的笔记本电脑，配置 4 节串联锂离子电池（16.8V），适配器支持 20V/3.25A（65W）输入，要求充电电流 4A，支持 OTG 输出 5V/3A。

• 系统配置：选用 CXLB73369，VBUS 接 USB-C PD 输入（20V），4 个 NMOSFET（Q1-Q4）选用 30V/32A 器件（AONR36368），功率电感 2.2uH，输入电流采样电阻 10mΩ，电池电流采样电阻 10mΩ，BATFET（Q5）选用 -30V/-24A P-MOSFET（AONR21307）。CELL_BATPRES 电阻分压设定 4 节电池（VDDA 的 68.4%~81.5%）。
• 参数设置：VBAT_REG = 16.8V（0x41A0），ICHG_CTRL = 4A（RSENSE_BAT=10mΩ时 4A=0x28），AICR_HOST = 3.25A（默认），MIVR 设为 4.5V，VSYS_MIN = 12.3V（默认 4 节），开关频率 800kHz。使能 PROCHOT（INOM/ICRIT/IDCHG1），使能 PSYS 功率监测（1uA/W），ADC 连续模式监测 VBUS/VSYS/VBAT/IBUS/IBAT。
• 充电过程：系统检测到适配器后，通过 SMBus 配置 CXLB73369，CHG_OK 拉高指示充电就绪。开始充电后，芯片自动完成预充（若电池电压低于 12.3V）和快充（4A CC），当电池电压达到 16.8V 时转入 CV 模式，电流逐渐减小至终止。
• PSYS 功率监测：PSYS 引脚输出电流 = (PBUS + PBAT) x 1uA/W，可用于系统功耗实时监测和电源管理策略优化。
• PROCHOT 保护：当输入电流超过 IAICR1 的 110%（3.575A）时，PROCHOT 引脚发送脉冲通知 CPU 限流，防止适配器过载。
• PCB 布局：功率回路尽可能短，电流采样电阻采用 Kelvin 连接，SW 节点面积最小化，AGND/PGND 单点连接，散热焊盘多过孔散热。

7. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：将 CAC1/CAC2、RSENSE_IN、CBUS1/CBUS2、Q1/Q2 紧密布局，减少寄生电感和电阻。SW1/SW2 节点面积尽可能小以降低 EMI。
• 电感与自举电容：功率电感 L 靠近 SW1/SW2 引脚，CBST1/CBST2（47nF）紧靠 BTST1/BTST2 和 SW1/SW2 引脚。
• 输出电容与 Q3/Q4：CSYS1/CSYS2/CSYS3、Q3/Q4 紧密布局，CSYS1 靠近 Q3/Q4，CSYS2 和 CSYS3 依次放置，功率回路走线宽而短。
• 电池路径：Q5 和 RSENSE_BAT 靠近电池端子，CSON 检测点尽量靠近电池正极，路径走线宽以降低电阻。
• 电流采样 Kelvin 连接：RSENSE_IN 和 RSENSE_BAT 采用差分 Kelvin 走线，CSIP/CSIN、CSOP/CSON 从采样电阻两端直接引出，避免大电流路径干扰。
• 地线分割：PGND（功率地）和 AGND（模拟地）分开，在 Exposed Pad 处单点连接。CSIN/CSIP/CMPIN/IBAT/IBUS/ILIM_HIZ/VDDA/COMP1/COMP2/PSYS/CELL_BATPRES/OTG_VAP/CSOP/CSON 等引脚以 AGND 为参考地。
• 散热设计：Exposed Pad 必须焊接至大面积地平面，多过孔散热。Q1-Q5 下方建议增加过孔和铜箔面积辅助散热。根据热设计公式 P_D(MAX) = (T_J(MAX) - T_A) / θ_JA，在 T_A=25C 时最大功耗约 2.82W（θ_JA=35.43C/W）。
• SMBus 走线：SCL/SDA 上拉电阻 10kΩ，走线远离功率噪声源。

8. 订购信息与技术支持

CXLB73369 采用 WQFN-32L（4x4mm）封装，无铅、RoHS 合规。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。