CXSD61105 6A同步降压转换器
4.5V-18V输入 | 可调频率200kHz-1.6MHz | 电流模式控制

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61105 | 封装：WQFN-14AL 3.5×3.5

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61105 是一款高效率、单片同步降压DC-DC转换器，能够从 4.5V 至 18V 的宽输入电压范围内提供 6A 的连续输出电流。芯片内部集成了低阻抗功率MOSFET（高侧26mΩ，低侧19mΩ），采用 电流模式控制 架构，配合外部补偿网络，可在宽负载和输出电容范围内优化瞬态响应。开关频率可通过外部电阻在 200kHz 至 1.6MHz 范围内调节，并支持同步至外部时钟，方便系统频率规划。

CXSD61105 提供 可调软启动、电源良好指示（PGOOD） 以及全面的保护功能，包括 逐周期电流限制、输出欠压保护、输出过压保护 和 过温保护。其低关断电流特性支持输出断连，便于电池供电系统中的电源管理。此外，芯片允许VIN和PVIN分开供电（PVIN可低至1.6V），为多电源系统提供了极大的灵活性。CXSD61105 采用 WQFN-14AL 3.5×3.5mm 封装，底部散热焊盘有效降低热阻，是高密度、分布式电源系统以及笔记本计算机等高要求应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在笔记本计算机、服务器、网络设备以及工业控制系统中，高效的负载点（POL）调节器对于满足现代处理器、FPGA和ASIC的供电需求至关重要。CXSD61105 作为一款 电流模式同步降压转换器，其核心价值在于 高集成度、灵活的可编程性和卓越的瞬态性能。宽输入电压范围（4.5V-18V）使其能够兼容5V、12V和15V等常见总线，轻松生成1.0V、1.2V、1.8V、3.3V、5V等低压轨，为高性能数字负载提供稳定的电源。

芯片的 电流模式控制 提供快速的输入电压和负载瞬态响应，同时外部补偿网络允许设计者根据具体的输出电容和电感优化环路稳定性，实现最佳性能。通过RT/SYNC引脚，设计者可在200kHz至1.6MHz范围内自由设定开关频率，并支持同步至外部时钟，有效避免系统内频率干扰。此外，CXSD61105 支持VIN和PVIN分离供电：VIN为内部控制电路供电（4.5V-18V），PVIN为功率级供电（可低至1.6V），这为需要低输入电压（如1.8V/2.5V）的中间总线转换提供了便利。器件内置的 可调软启动 支持预偏置启动，PGOOD 引脚提供开漏指示，便于系统时序管理。CXSD61105 采用 WQFN-14AL 3.5×3.5mm 封装，热阻低至31.1°C/W（EVB），是高密度、高效能电源转换的优选方案。

2. 主要特点与技术亮点

• 电流模式控制：提供快速的瞬态响应和优异的负载调节，外部补偿允许设计者灵活调整环路稳定性和瞬态性能。
• 可编程开关频率：通过RT/SYNC引脚外接电阻，频率在200kHz至1.6MHz范围内连续可调，支持同步外部时钟，便于系统频率管理。
• 分离供电（VIN和PVIN）：VIN为控制电路供电（4.5-18V），PVIN为功率级供电（1.6-18V），允许使用更低电压的中间总线，提高效率并降低功耗。
• 高精度参考电压：0.8V基准电压，在全温范围内（-40°C至85°C）精度±1%，确保输出电压的精确调节。
• 可调软启动：SS/TR引脚外接电容，内部2μA充电电流，可编程启动斜坡，支持预偏置输出，避免启动时反向电流。
• 电源良好指示（PGOOD）：开漏输出，当输出电压稳定在设定值的±9%以内时释放，用于系统上电时序和故障指示。
• 多重保护：逐周期高侧和低侧过流保护（包括正/负电流限制）、输出过压保护（OVP，阈值109%VREF）、输出欠压保护（UVP）、输入欠压锁定（UVLO，VIN典型4V）以及过温保护（OTP，175°C关断，165°C恢复）。
• 低关断电流：关断模式下典型电流仅3μA，适合电池供电设备。

3. 典型应用电路

CXSD61105 的典型应用电路包括输入电容、输出电容、功率电感、反馈分压电阻、频率设定电阻、补偿网络以及软启动电容。输入电压（VIN和PVIN）经转换后输出稳定电压。具体原理图如下所示，详细元件参数可参考数据手册推荐表。

图1. CXSD61105 典型应用电路（6A同步降压转换器）

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 电流模式控制与外部补偿

CXSD61105 采用 峰值电流模式控制。在每个开关周期，内部振荡器置位高侧MOSFET，电感电流上升，当电流检测信号达到误差放大器输出（COMP）控制的阈值时，高侧MOSFET关断，低侧MOSFET导通直到下一个周期。电流模式控制提供快速的输入电压和负载瞬态响应，并简化了环路补偿。COMP引脚外接RC网络（R_C和C_C），用于设置环路的交叉频率和相位裕度。设计者可根据实际输出电容和电感值调整补偿网络，以优化稳定性和瞬态性能。

5.2 频率设置与外部同步

通过RT/SYNC引脚外接电阻R_OSC到地，可设置内部振荡器频率，范围200kHz至1.6MHz。频率与电阻的关系参考数据手册曲线（图7）。若需同步至外部时钟，将外部方波信号（频率200k-1.6MHz，占空比10%-90%）施加到RT/SYNC引脚，器件自动切换至外部频率，此时R_OSC仍可保留（内部同步优先）。

5.3 VIN和PVIN分离供电

CXSD61105 具有VIN和PVIN两个独立电源引脚。VIN为内部参考、控制和驱动电路供电，需4.5V-18V；PVIN为功率级供电，可低至1.6V-18V。这种设计允许使用低电压中间总线（如1.8V或2.5V）为功率级供电，而控制电路仍由较高的系统电压（如5V或12V）供电，从而提高效率并降低功耗。UVLO电路监测VIN引脚，当VIN低于约4V时关断芯片。

5.4 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：
V_OUT = 0.8V × (1 + R1/R2)
其中R1连接在VOUT和FB之间，R2连接在FB和GND之间。建议R2在10kΩ~100kΩ范围内，以平衡功耗和抗噪声能力。V_OUT 可调范围由输入电压和占空比限制决定。

5.5 软启动与预偏置

SS/TR引脚外接电容 C_SS，内部2μA电流源对其充电，输出电压跟随SS电压上升，启动时间 t_SS ≈ (C_SS × 0.8V) / 2μA。例如，C_SS=10nF时，t_SS≈4ms。软启动支持预偏置输出：当输出已有电压时，低侧MOSFET不会导通，避免反向电流，直到SS电压升至2.1V以上才允许同步整流。

5.6 保护功能

• 输入欠压锁定（UVLO）：VIN低于4V（典型）时关断，迟滞150mV，防止输入欠压误动作。
• 高侧过流保护：逐周期检测电感峰值电流，超过限流阈值时关断高侧MOSFET。
• 低侧过流保护：提供正（拉电流）和负（灌电流）过流保护，防止输出短路或预偏置时产生过大反向电流。
• 输出欠压保护（UVP）：当FB低于参考电压的91%时，PGOOD拉低；若持续欠压，芯片可能关断（取决于设计）。
• 输出过压保护（OVP）：当FB高于参考电压的109%时，高侧MOSFET关断，直到输出回落到106%以内。
• 过温保护（OTP）：结温超过175°C时关断，冷却至165°C后自动恢复。
• 频率折叠：在过流或短路时，反馈电压降低，开关频率随之降低（从100%降至50%或25%），以限制电感电流上升，防止电流失控。

6. 基于 CXSD61105 的 1.8V/6A 负载点电源设计

设计目标：为FPGA内核提供1.8V/6A供电，输入电压12V（±10%），要求高效率、小尺寸，具备可调软启动和PGOOD指示。

• 系统配置：选用 CXSD61105，VIN=PVIN=12V。输入电容 2×10μF + 4.7μF（陶瓷），输出电容 2×22μF（陶瓷），电感 3.3μH（推荐值）。反馈分压：R1=12.4kΩ, R2=10kΩ（计算 VOUT=0.8*(1+12.4/10)=1.792V，可微调至1.8V）。频率设定 R_OSC 根据目标频率选择（如500kHz对应约100kΩ）。补偿网络参考数据手册建议（R_C=8.2kΩ, C_C=18nF, C_P=220pF）。软启动电容 C_SS=10nF，启动时间约4ms。
• 效率与热设计：在12V输入、1.8V/6A输出时，典型效率约90%。功耗 P_D ≈ (1-η) × P_out = 0.1 × 10.8 = 1.08W。WQFN-14AL封装在85°C环境下的允许功耗 (150-85)/31.1 ≈ 2.09W，热裕量充足。
• 瞬态响应：电流模式控制提供快速响应，负载阶跃±3A时输出电压跌落可控制在±3%以内。
• 保护验证：若输出短路，过流保护触发，频率折叠进一步限制电流，防止过热损坏。

7. PCB 布局建议

• 输入电容就近放置：VIN、PVIN和PGND之间放置陶瓷电容，尽量靠近芯片引脚，以抑制输入电压振铃。
• 功率回路最小化：PVIN → 高侧MOSFET → 电感 → 输出电容 → PGND 路径应短而宽，降低寄生电感。LX节点面积尽可能小，减少EMI。
• 反馈网络：FB分压电阻应靠近芯片放置，走线远离LX和电感等噪声源，避免干扰。
• 补偿网络：COMP引脚的外接电阻电容靠近芯片，接地端直接连至AGND。
• RT/SYNC和SS/TR走线：设定电阻和电容靠近对应引脚，走线短且远离高频节点。
• 散热焊盘：芯片底部Exposed Pad必须焊接至PCB地平面，并通过多个过孔连接至内层地和底层，以降低热阻。
• AGND与PGND分隔：模拟地和功率地应单点连接（通常在散热焊盘处），避免功率电流耦合噪声。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61105 采用 WQFN-14AL 3.5×3.5mm 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。