CXSD61148 60V/500mA同步降压DC-DC转换器 | 5.2V-60V输入 | 350kHz | 电流模式控制 - 嘉泰姆电子

CXSD61148 60V/500mA同步降压DC-DC转换器 | 5.2V-60V输入 | 350kHz | 电流模式控制 - 嘉泰姆电子

产品型号:CXSD61148
产品类型:DC-DC转换器
产品系列:开关稳压器降压 (Buck) 转换器
产品状态:量产
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产品简介

CXSD61148 是60V、500mA同步降压DC-DC转换器,输入5.2V-60V,350kHz开关频率,电流模式控制,集成N-MOSFET,支持脉冲跳跃轻载模式,可编程软启动,提供OCP、UVLO、UVP、OTP保护,SOP-8封装。嘉泰姆电子提供完整方案。

技术参数

输入电压范围 (VIN)5.2V~60V
输出电压 (VOUT)0.8V~50V
输出电流 (IOUT)0.5A
工作频率350kHz
转换效率95%
封装类型PSOP-8
Topology开关稳压器降压 (Buck) 转换器
Control methodResistor
Switching frequency2700kHz~3000kHz
Protection过流/过压/过温
FeaturesAdjustable Soft-Start;Current Mode Control;Cycle-by-Cycle Current Limit;Enable Input;OCP;OTP;PSM;SCP;Stable with Ceramic Capacitor;UVP
Application开关稳压器
Operating temp-40℃~125℃
Precision±1%
Ext SyncNo
Ron HS (typ) (mOhm)660
Ron LS (typ) (mOhm)330
Iq (typ) (mA)0.6
InterfaceI2C
Current Limit (typ) (A)0.86
Number of Outputs1

产品详细介绍

CXSD61148 60V/500mA同步降压DC-DC转换器
5.2V-60V宽输入 | 350kHz开关频率 | 电流模式控制 | SOP-8封装

产品版本:Rev 1.0 | 更新日期:2026年8月 | 型号:CXSD61148 | 封装:SOP-8 (Exposed Pad)

嘉泰姆电子(JTM-IC)推出的 CXSD61148 是一款 60V、500mA 的高效率、同步降压 DC-DC 转换器,输入电压范围 5.2V 至 60V,可提供可调输出电压(0.8V 至 50V),输出电流高达 500mA。芯片内部集成了高侧和低侧 N-MOSFET,无需外部肖特基二极管,显著提高效率并减小方案尺寸。采用 电流模式控制,内置斜率补偿,简化外部补偿网络设计,可在宽负载和输出电容范围内优化瞬态响应,开关频率固定为 350kHz。芯片在轻载时自动进入 脉冲跳跃模式,降低开关损耗,维持全负载范围的高效率。

CXSD61148 支持 可编程软启动(通过 SS 引脚外接电容设置启动时间),有效抑制启动浪涌电流。芯片具备全面的保护功能,包括逐周期峰值电流限制、输入欠压锁定(UVLO)、输出欠压打嗝保护(UVP)以及过温保护(OTP),确保系统在各类异常条件下安全可靠运行。该系列产品是 4-20mA 环路供电传感器、OBD-II 端口电源、低功耗待机电源、工业过程控制、通信系统及通用宽输入电压调节等应用的理想选择。

核心优势: 60V 宽输入 | 500mA 输出电流 | 350kHz 固定频率 | 电流模式控制 | 集成 N-MOSFET | 脉冲跳跃轻载高效 | 0.8V 参考电压(±1.5%)| 可编程软启动 | 逐周期过流保护 | 打嗝模式 UVP | 低关断电流(<3μA)| SOP-8 Exposed Pad 封装 | 无铅/RoHS 合规。

 

1. 主要特点与技术亮点

500mA 输出电流满足低功耗应用需求
5.2V-60V 宽输入兼容工业与汽车电源
350kHz 固定频率优化尺寸与效率
电流模式控制快速瞬态响应,简化补偿
集成 N-MOSFET无需外部肖特基二极管
脉冲跳跃模式轻载高效,降低开关损耗
可编程软启动外部电容灵活设置启动时间
全面保护OCP、UVLO、UVP、OTP
  • 电流模式控制:内置斜率补偿,简化外部补偿网络,支持宽范围电感和输出电容,优化瞬态响应。
  • 脉冲跳跃轻载模式:在轻载时自动进入脉冲跳跃模式,降低开关频率,减少开关损耗,提高轻载效率。
  • 集成 N-MOSFET:内部集成高侧和低侧功率开关,无需外部肖特基二极管,减小 PCB 面积并提升效率。
  • 可编程软启动:通过 SS 引脚外接电容(10nF~100nF)设置软启动时间(1.83ms~18.33ms),有效抑制启动浪涌电流。
  • 逐周期峰值电流限制:在每个开关周期监测电感峰值电流,防止输出短路或过载损坏。
  • 打嗝模式输出欠压保护:当反馈电压低于 50% 参考电压时进入打嗝模式,降低短路功耗,故障移除后自动恢复。
  • 低关断电流:关断模式功耗低于 3μA,适合电池供电和待机应用。
  • 外部自举二极管支持:在低输入电压或高占空比应用下,可外接自举二极管提升效率。

2. 极限参数与电气特性(设计参考)

极限参数 (Absolute Maximum Ratings)
符号 参数 最小值 最大值 单位
VIN 电源输入电压 -0.3 80 V
SW(DC) 开关节点电压 -0.3 VIN+0.3 V
SW(<200ns) 开关节点瞬态电压 -5 VIN+4 V
EN 使能输入电压 -0.3 80 V
BOOT-SW 自举至开关电压 -0.3 6 V
其他引脚 逻辑/控制引脚 -0.3 6 V
PD 功耗 (TA=25°C) 3.44 W
TJ 结温范围 -40 150 °C
TSTG 存储温度 -65 150 °C
ESD (HBM) 人体模型 2 kV
推荐工作条件
参数 最小值 最大值 单位
VIN 输入电压 5.2 60 V
VOUT 输出电压 0.8 50 V
TJ 结温范围 -40 125 °C
TA 环境温度 -40 85 °C
关键电气特性 (VIN=12V, TA=25°C, 典型值)
参数 条件 典型值 单位
VIN 工作电压范围 5.2 – 60 V
VOUT 调节范围 0.8 – 50 V
开关频率 350 kHz
输出电流能力 0.5 A
反馈参考电压 0.8 V
反馈电压精度 ±1.5 %
关断电流 (ISHDN) VEN=0V 0.5 μA
关断电流 (VIN=60V) 20 μA
静态电流 (IQ) VEN=3V, VFB=0.9V 0.6 mA
电流限值(峰值) 0.8 A
最小导通时间 90 ns
UVLO 上升阈值 4.6 V
UVLO 迟滞 350 mV
EN 逻辑高阈值 1.35 V
EN 逻辑低阈值 0.925 V
过温保护阈值 165 °C
SS 充电电流 6 μA
UVP 触发阈值 50 %VREF

3. 引脚功能说明

CXSD61148 采用 SOP-8 (Exposed Pad) 封装,共 8 个引脚,底部带有散热焊盘(Exposed Pad)。该封装在紧凑的尺寸内集成了完整的 60V/500mA 降压转换器。

引脚号 引脚名称 功能描述
1 BOOT 自举电源,为高侧栅极驱动器供电,需外接 0.1μF 电容至 SW 引脚。
2 VIN 电源输入,输入电压范围 5.2V~60V,需外接大容量高品质电容去耦。
3 SW 开关节点,连接外部电感。
4 GND 功率地,需焊接到大面积 PCB 铜区以增强散热。
5 FB 反馈电压输入,连接外部反馈电阻分压器中点以设置输出电压,反馈阈值 0.8V。
6 COMP 补偿节点,外接串联 RC 网络至 GND 以稳定控制环路。
7 EN 使能控制输入,高电平(>1.35V)使能,低电平(<0.925V)关断,关断电流 <3μA。
8 SS 软启动时间设置,外接电容至 GND 可调节软启动时间(10nF~100nF)。
Exposed Pad GND 接地焊盘,必须焊接到 PCB 地平面以散热和降低噪声。

4. 典型应用电路

CXSD61148 典型应用电路如下图所示,外部仅需输入电容、输出电容、电感、反馈电阻分压器、补偿网络以及软启动电容即可构成完整的 60V/500mA 同步降压电源方案。建议输入电容 ≥ 4.7μF(X5R/X7R),输出电容根据输出电压选择 10μF~100μF,电感值推荐 22μH~100μH。COMP 引脚外接 RC 补偿网络,SS 引脚外接电容设置软启动时间。

典型应用电路
图2. CXSD61148 典型应用电路

图2. 典型应用电路 (CXSD61148)

输出电压通过反馈电阻分压器设置,RFB1 和 RFB2 推荐取值如下表所示(VREF=0.8V,R2=10kΩ):

VOUT (V) RFB1 (kΩ) RFB2 (kΩ) L (μH) COUT (μF) RC (kΩ) CC (nF) CP (pF)
1.2 4.99 10 22 20 4.99 6.8 NC
1.8 12.4 10 33 20 6.98 6.8 NC
2.5 21.1 10 33 20 10 6.8 NC
3.3 30.9 10 47 20 16 6.8 68
5 52.3 10 100 20 24 6.8 47
9 102 10 150 20 34.9 6.8 47
12 140 10 202 20 34.9 6.8 47

注:对于 VIN<17V 且 VOUT=12V 的应用,需添加缓冲网络(RS=3.9Ω, CS=1nF)。

5. 引脚封装图

CXSD61148 采用 SOP-8 (Exposed Pad) 表面贴装封装,底部散热焊盘有效改善热性能,θJA 典型值为 29°C/W(四层 1oz 铜测试板)。

引脚封装图
图3. SOP-8 (Exposed Pad) 封装外形图

图3. SOP-8 (Exposed Pad) 封装外形图 (CXSD61148)

6. 工作原理与设计指导

6.1 电流模式控制与斜率补偿

CXSD61148 采用 峰值电流模式控制,内置斜率补偿,可在占空比高达 93% 的应用中防止次谐波振荡。输出经 FB 引脚采样后与内部 0.8V 参考电压比较,误差放大器输出 COMP 电压控制峰值电流阈值。每个开关周期开始时,内部振荡器置位 SR 锁存器,高侧 MOSFET 导通;当高侧电流检测信号达到 COMP 设定阈值时,锁存器复位,高侧 MOSFET 关断,低侧 MOSFET 导通。电流模式控制提供快速瞬态响应,简化补偿设计。

6.2 脉冲跳跃轻载模式

在极轻负载条件下,CXSD61148 自动进入 脉冲跳跃模式 以提高效率。当 FB 电压高于参考电压 1% 时,COMP 电压被钳位在最低值,内部振荡器停止,开关周期延长。负载电流越小,FB 电压放电越慢,开关周期进一步延长,从而降低开关损耗,维持轻载高效。

6.3 可编程软启动(SS)

芯片支持 外部可调软启动,通过 SS 引脚外接电容设置软启动时间。内部提供 6μA 充电电流,软启动时间计算公式:

tSS(ms) = CSS(nF) × (0.8V + 0.3V) / 6μA

推荐电容范围 10nF~100nF,对应软启动时间约 1.83ms~18.33ms。SS 引脚不可悬空。

6.4 保护功能详解

  • 逐周期峰值电流限制(OCP):每个开关周期监测高侧 MOSFET 电流,当达到电流限制阈值时立即关断高侧 MOSFET,防止过载或短路损坏。
  • 打嗝模式输出欠压保护(UVP):当 FB 电压低于 50% 参考电压时触发,高侧 MOSFET 关断,低侧 MOSFET 导通放电。若故障持续,芯片进入打嗝模式,自动尝试软启动恢复。
  • 输入欠压锁定(UVLO):当 VIN 低于 4.6V(典型)时禁止开关,防止 MOSFET 不完全导通。
  • 过温保护(OTP):结温超过 165°C 时停止开关,降温后自动恢复。

6.5 输出压降与最小输出电压限制

由于最小导通时间(约 90ns)和开关频率的限制,输出电压必须满足以下条件,以确保在电流限制触发时 UVP 能正常动作:

VOUT_MIN = VIN × tON_MIN × fSW ≈ 0.0315 × VIN

为确保 UVP 可被触发,VOUT_MIN 需低于 50% 的实际 VOUT,即输出设定值应大于 VIN × 6.3%。例如,VIN=50V 时,VOUT 应 > 3.15V。

7. 应用信息

7.1 电感选择

推荐峰峰值纹波电流为负载电流的 20%~40%。电感值计算公式:

L = (VIN - VOUT) × VOUT / (fSW × k × IOUT × VIN)

其中 k 为纹波系数(0.2~0.4)。电感峰值电流:

IL(PEAK) = IOUT + ΔIL/2

建议电感饱和电流 ≥ 800mA(电流限值)。以 3.3V 输出、24V 输入、500mA 负载为例,选用 47μH 电感。

7.2 输入/输出电容选择

推荐使用 X5R/X7R 陶瓷电容。输入电容建议 ≥ 4.7μF,耐压 1.5 倍以上。输出电容建议 10μF~100μF,需考虑 DC 偏置效应导致的有效容值下降。输出纹波电压:

VRIPPLE = ΔIL × (ESR + 1/(8 × COUT × fSW))

7.3 补偿网络设计

COMP 引脚外接 RC 串联网络(RC 和 CC)用于环路补偿,必要时可并联 CP 电容。推荐值参见典型应用电路表格。

7.4 外部自举二极管

在输入电压低于 5.5V 或占空比高于 65% 时,建议在 BOOT 引脚和外部 3.3V 电源之间外接自举二极管(如 1N4148 或 BAT54),可提升效率。

8. PCB 布局建议

  • 高电流路径最短化:输入电容 → 高侧 FET → 电感 → 输出电容 的路径应尽可能短而宽。
  • 输入电容放置:VIN 旁路电容应紧靠 VIN 和 GND 引脚,建议使用 ≥ 4.7μF MLCC 电容。
  • SW 节点:高频电压摆幅节点,应保持最小面积,减少 EMI 辐射,但可适当增大铜箔辅助散热。
  • 反馈网络:反馈电阻分压器应靠近 FB 引脚,走线远离 SW 节点和电感。
  • 补偿网络:COMP 引脚 RC 网络应靠近芯片,走线短而直。
  • 地线处理:Exposed Pad 必须焊接到地平面,并添加多个导热过孔。θJA 典型值为 29°C/W(四层板),最大功耗 3.44W(TA=25°C)。
  • 高压走线间距:VIN 和 SW 走线电压可达 60V,需注意 PCB 爬电距离和电气间隙。
热设计参考: 最大允许功耗 PD(MAX) = (TJ(MAX) - TA) / θJA。在 TA=25°C 时,PD(MAX) = (125°C - 25°C) / 29°C/W ≈ 3.44W。实际设计中应考虑环境温度和散热条件。

9. 订购信息与技术支持

CXSD61148 采用 SOP-8 (Exposed Pad) 封装,无铅、RoHS 合规,兼容 SnPb 或无铅焊接工艺。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(原理图、BOM、PCB 布局)及 FAE 现场支持。

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