CXSD61247 10A同步降压DC-DC转换器
集成45mΩ高侧MOSFET+外部低侧驱动器 | 4.5V-24V宽压输入 | 600kHz固定频率

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61247 | 封装：WDFN-14L 4×3mm

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61247 是一款高性能同步降压DC-DC转换器，集成 45mΩ 高侧 N-MOSFET 并提供 外部低侧 N-MOSFET 栅极驱动器，支持 4.5V至24V 的宽输入电压范围，可提供高达 10A 的连续输出电流，输出电压可在 0.808V至15V 范围内灵活调节。该芯片采用 电流模式控制 架构，内置补偿网络，无需外部补偿元件，大幅简化了设计流程。

CXSD61247的 固定开关频率为600kHz，在效率与元件尺寸之间取得了良好的平衡。芯片支持 外部同步频率（300kHz至1.5MHz），适合对开关噪声敏感的应用。芯片提供 内部软启动 功能，有效抑制启动浪涌电流；逐周期电流限制 保护防止输出短路或过流造成的损坏；输入欠压锁定（UVLO）、输出欠压保护（UVP）打嗝模式和过温保护（OTP） 确保系统安全可靠运行。芯片的关断电流极低（<3μA），非常适合电池供电系统。芯片还集成了 PGOOD电源良好指示，便于系统时序控制。该芯片采用 WDFN-14L 4×3mm 封装，是分布式电源系统负载点调节、数字机顶盒、个人数字录像机、宽带通信、平板电视及显示器等大电流应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在分布式电源系统、数字机顶盒、个人数字录像机、宽带通信、平板电视及显示器等应用中，大电流负载点（POL）调节需要电源转换器在高功率密度下提供高效、稳定的电源输出。CXSD61247作为一款 10A同步降压DC-DC转换器，凭借其 电流模式控制架构 和 宽输入电压范围（4.5V-24V），为各种高功率负载点应用提供了优异的电源解决方案。芯片支持 0.808V至15V 的宽输出电压范围，可满足从低电压FPGA核心供电到12V系统供电等多种应用场景。

该芯片的 电流模式控制 是其核心技术优势之一。电流模式控制提供逐周期的电流监测和限制，实现了快速的负载瞬态响应和良好的环路稳定性。芯片的固定开关频率为 600kHz，在效率与元件尺寸之间取得了良好的平衡。更重要的是，CXSD61247 内置补偿网络，无需外部补偿元件，大幅简化了设计流程并减少了外部元件数量。

CXSD61247采用 集成高侧MOSFET + 外部低侧MOSFET驱动器 的架构，允许设计人员根据应用需求选择最优的外部低侧N-MOSFET，在效率和成本之间实现最佳平衡。芯片支持 外部同步频率（300kHz-1.5MHz），可将开关频率与系统时钟同步，有效降低EMI干扰。与8A版本CXSD61246相比，CXSD61247将电流限制提升至16A，支持高达10A的连续输出电流，适合更高功率的应用场景。

2. 主要特点与技术亮点

• 电流模式控制：逐周期监测电感电流，提供快速瞬态响应和良好的环路稳定性，内置补偿无需外部元件。
• 宽输入电压范围：4.5V至24V的宽输入范围，兼容5V、12V和24V电源系统，适用于工业、网络和消费电子等多种应用。
• 600kHz固定开关频率：在连续导通模式（CCM）下开关频率稳定，兼顾效率与EMI性能，简化滤波器设计。
• 高精度反馈参考电压：典型值 0.808V ±1.5% 的参考电压精度，确保输出电压的精确调节。
• 集成45mΩ高侧MOSFET：低导通阻抗，显著降低功率损耗，提升系统效率。
• 外部低侧N-MOSFET驱动：5V栅极驱动电压（VCC），支持逻辑电平N-MOSFET，Qg应小于50nC，RDS(ON)建议小于30mΩ。
• 外部同步频率：支持300kHz至1.5MHz的外部时钟同步，适合对开关噪声敏感的应用。
• 内部软启动：内置软启动功能，典型软启动时间为2ms，有效抑制启动浪涌电流。
• 逐周期电流限制：通过电流模式控制实现精确的逐周期电流限制保护（典型16A），防止输出短路、过流造成的损坏。
• 输出欠压保护（UVP）打嗝模式：当反馈电压低于0.4V时触发，芯片进入打嗝模式并自动尝试恢复，故障解除后自动恢复工作。
• PGOOD电源良好指示：开漏输出，当FB电压高于0.75V时为高阻态，否则拉低，需外接100kΩ上拉电阻。
• 低关断电流：关断模式下供电电流小于3μA，非常适合电池供电系统。
• WDFN-14L封装：4×3mm小尺寸封装，适合高密度应用。

3. 典型应用电路

CXSD61247的典型应用电路如下图所示。芯片外围电路主要包括：输入电容CIN（22μF）、输出电容COUT、功率电感L、自举电容CBOOT（1μF）、VCC旁路电容（1μF）、外部低侧N-MOSFET Q2、反馈电阻分压网络（R1/R2）以及PGOOD上拉电阻（100kΩ）。

图1. CXSD61247典型应用电路

在具体设计中，输入电容应尽量靠近VIN和GND引脚放置；输出电容需根据输出电压和负载瞬态要求选择适当的容值（参照推荐元件选型表）；功率电感的选择需平衡效率、尺寸和纹波电流。外部低侧N-MOSFET应选用逻辑电平类型（VGS_TH≤2.5V），Qg<50nC，RDS(ON)<30mΩ。SW节点应尽量缩短走线，减少辐射噪声，敏感信号（如FB）应远离SW节点布置。

4. 推荐元件选型

表1. 推荐元件值 (VIN = 12V)

输出电压 VOUT (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	电感 L (μH)	输出电容 COUT (μF)
1.2	62	127	1.5	22 × 4
1.8	70	57	1.5	22 × 4
2.5	69	33	2.2	22 × 4
3.3	62	20	2.2	22 × 4
5.0	93	18	2.8	22 × 4
8.0	120	13	3.5	22 × 4

注：VOUT = 0.808V × (1 + R1/R2)，COUT需考虑直流偏置下的有效容值。

表2. 推荐外部低侧N-MOSFET

型号	厂商	备注
Si7114	Vishay	逻辑电平，低Qg
A04474	Alpha & Omega	逻辑电平，低RDS(ON)
FDS6670A	Fairchild	逻辑电平，30V
IRF7821	International Rectifier	逻辑电平，低Qg

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

符号	参数	最小值	最大值	单位
VIN	电源输入电压	-0.3	26	V
VSW	开关节点电压（稳态）	-0.3	VIN+0.3	V
VSW (≤20ns)	开关节点电压（瞬态）	-5	30	V
VBOOT-VSW	自举电压差	-0.3	6	V
其他引脚	控制/逻辑引脚	-0.3	6	V
PD @ TA=25°C	最大功耗	—	1.667	W
θJA	结到环境热阻	—	60	°C/W
TJ	结温范围	—	150	°C
TSTG	存储温度	-65	150	°C
ESD (HBM)	人体模型	—	2	kV

参数	最小值	最大值	单位
VIN 输入电压	4.5	24	V
输出电压范围	0.808	15	V
结温范围	-40	125	°C
环境温度范围	-40	85	°C

参数	条件	典型值	单位
输入电压范围	—	4.5 – 24	V
输出电压范围	可调	0.808 – 15	V
连续输出电流	—	10	A
开关频率	固定	600	kHz
同步频率范围	外部时钟	300 – 1500	kHz
高侧MOSFET RDS(ON)	—	45	mΩ
反馈参考电压	4.5V≤VIN≤24V	0.808	V
反馈参考电压精度	—	±1.5	%
最小导通时间	—	100	ns
最大占空比	—	90	%
关断电流	VEN=0V	1	μA
静态电流	VEN=3V, VFB=1V	0.9	mA
EN高电平阈值	—	2.0	V
EN低电平阈值	—	0.4	V
EN关断延迟	—	10	μs
UVLO上升阈值	VIN上升	4.2	V
UVLO迟滞	—	400	mV
高侧电流限制	—	16	A
UVP触发阈值	FB电压	0.4	V
PGOOD触发阈值	FB电压	0.75	V
软启动时间	—	2	ms
VCC输出电压	—	5	V
热关断阈值	—	150	°C
热关断迟滞	—	20	°C

6. 工作原理与设计指导

6.1 电流模式控制与PWM操作

CXSD61247采用 电流模式控制（Current Mode Control） 架构，实现了快速的负载瞬态响应和逐周期电流保护。在每个开关周期开始时，内部振荡器触发高侧MOSFET导通，电感电流线性上升。芯片内部通过RSENSE监测高侧MOSFET电流，同时FB引脚通过电阻分压网络检测输出电压，与内部参考电压（0.808V）比较后产生COMP电压。当电感电流达到由COMP电压决定的阈值时，高侧MOSFET关断，外部低侧N-MOSFET被BG驱动器以5V驱动电压导通，直到下一个周期开始。这种控制方式实现了逐周期的电流监测和限制，提供了快速的负载瞬态响应和良好的环路稳定性。

电流模式控制的一个关键优势是内置了 逐周期过流保护，当电感电流超过峰值电流限制阈值时，高侧MOSFET立即关断，有效防止电感饱和和器件损坏。此外，该控制架构还提供了 前馈补偿，能够快速响应输入电压变化，改善线性调整率。

6.2 内置补偿

CXSD61247 内置补偿网络，无需外部补偿元件，大幅简化了设计流程并减少了外部元件数量。内部补偿针对低ESR陶瓷输出电容进行了优化，确保在所有负载条件下环路的稳定性和瞬态响应性能。设计人员无需像传统电流模式转换器那样计算和选择外部RC网络，大大缩短了设计周期。

6.3 外部低侧N-MOSFET选择

CXSD61247设计为使用 外部低侧N-MOSFET，栅极驱动电压来自内部稳压器（VCC，5V）。选择外部MOSFET时需考虑以下关键参数：

• 击穿电压（BVDSs）：应大于最大输入电压（24V），建议选择30V或更高耐压的器件。
• 阈值电压（VGS_TH）：应使用逻辑电平N-MOSFET（VGS_TH≤2.5V），确保5V驱动电压下完全导通。
• 导通电阻（RDS(ON)）：应尽可能小，建议小于 30mΩ，以降低导通损耗。对于10A大电流应用，更低的RDS(ON)有助于提升效率。
• 总栅极电荷（Qg）：应小于 50nC，低Qg特性可降低开关损耗。
• 最大电流（ID(MAX)）：应大于峰值电感电流，建议至少为15A以上。

6.4 内部软启动

CXSD61247提供 内部软启动 功能。启动时，内部电流源为内部电容充电，生成软启动斜坡电压。VFB电压在软启动期间跟踪内部斜坡电压，典型软启动时间为 2ms。软启动功能有效限制了启动浪涌电流，确保输出电压平稳上升。

6.5 使能控制与外部同步

CXSD61247的EN/SYNC引脚集成了使能控制和外部同步功能。当EN电压低于 0.4V 时，芯片进入关断模式（关断电流<3μA）；当EN电压高于 2.0V 时，芯片启动软启动序列。EN引脚内部有5kΩ电阻和齐纳二极管将输入信号钳位至3V。EN引脚被拉低持续 10μs 以上时芯片关断。

芯片支持 外部同步频率，通过向EN/SYNC引脚施加300kHz至1.5MHz的外部时钟信号，可将开关频率与系统时钟同步。外部时钟占空比应在10%至90%之间。在同步模式下，当VFB低于0.7V时，振荡频率与反馈电压成比例（频率折返），启动后约3.5ms芯片以外部时钟频率工作。

6.6 保护功能详解

CXSD61247集成了全面的保护功能：

• 逐周期过流保护（OCP）：通过电流模式控制实现精确的逐周期电流限制保护（典型16A），防止输出短路、过流造成的损坏。
• 输出欠压保护（UVP）打嗝模式：当反馈电压低于 0.4V 时触发。芯片进入打嗝模式，每2ms尝试恢复一次，故障解除后自动恢复工作。
• 输入欠压锁定（UVLO）：当输入电压低于UVLO下降阈值时，芯片停止开关；当输入电压高于UVLO上升阈值时，芯片恢复开关。UVLO上升阈值典型4.2V，迟滞400mV。
• 过温保护（OTP）：当结温超过 150°C 时，芯片停止开关；当温度降至 130°C 以下后，芯片自动恢复，并执行完整的软启动序列。
• 频率折返功能：当VFB低于0.7V时，振荡频率与反馈电压成比例，有效降低短路条件下的开关损耗。
• 最大占空比限制：最大占空比为90%，确保在极端条件下系统的稳定性。

7. 基于CXSD61247的应用设计实例

设计目标：一款分布式电源系统，需要从12V电源总线转换出3.3V/10A的供电轨，为高性能FPGA和外围电路供电。

• 系统配置：选用CXSD61247，输入电压12V，输出电压3.3V，输出电流10A。根据推荐元件选型表：R1=62kΩ，R2=20kΩ（VOUT=0.808×(1+62/20)=3.31V），电感 2.2μH，输出电容 22μF × 4，输入电容 22μF，自举电容 1μF，VCC旁路电容 1μF，外部低侧N-MOSFET选用 A04474（Qg≈12nC，RDS(ON)≈11mΩ），PGOOD上拉电阻 100kΩ。
• 输出电压设置：VOUT = 0.808V × (1 + R1/R2) = 0.808V × (1 + 62kΩ/20kΩ) = 3.31V，满足3.3V要求。
• 电感选择：输入12V、输出3.3V、开关频率600kHz，设纹波电流为2.4A（24%额定电流），L = 3.3V × (12V - 3.3V) / (12V × 600kHz × 2.4A) = 1.66μH，选用标准值 2.2μH（参考推荐值）。
• 外部MOSFET选择：选择A04474（Qg=12nC，RDS(ON)=11mΩ，VGS_TH=1.5V），5V驱动电压下完全导通，低Qg和低RDS(ON)确保高效率。
• 热设计：在12V输入、3.3V/10A输出条件下，效率约90%，功耗约3.67W。WDFN-14L封装的θJA为60°C/W，温升约220°C，远超125°C上限。强烈建议增加散热措施，如大面积铜箔（70mm²以上）、多个散热过孔或散热器。对于10A大电流应用，热管理是设计的重中之重。

8. PCB布局建议

• 高电流路径最短化：高电流路径（输入电容、高侧FET、电感、输出电容、外部低侧FET）应尽可能短，这对实现稳定、无抖动的操作至关重要，也是实现高效率的关键。
• 输入电容布局：输入MLCC电容（22μF）应尽可能靠近VIN和GND引脚放置。主要MLCC电容应与芯片放在同一层。
• SW节点最小化：SW节点具有高频电压摆幅，应保持在小面积内。将模拟元件远离SW节点，防止寄生电容噪声耦合。
• 外部低侧MOSFET布局：外部N-MOSFET应靠近SW和PGND引脚放置，栅极走线应短而宽，以降低寄生电感。
• 反馈网络布局：反馈网络应连接在输出电容后方。反馈元件（R1/R2）应靠近FB引脚放置。
• 自举电容布局：自举电容（1μF）应靠近BOOT和SW引脚放置。
• VCC旁路电容：1μF陶瓷电容应靠近VCC和GND引脚放置。
• 散热设计：Exposed Pad必须焊接至大面积地平面，并通过多个过孔连接到内层地平面。对于10A输出应用，建议在器件下方和周围增加大量散热过孔（至少9-12个），并使用顶层和底层大面积铜箔辅助散热。

图2. CXSD61247引脚封装图（WDFN-14L 4×3mm）

9. 订购信息与技术支持

CXSD61247采用WDFN-14L 4×3mm封装，适用于10A大电流高密度应用：

型号	封装类型	PGOOD	热阻 θJA	特性
CXSD61247GQW	WDFN-14L 4×3mm	支持	60°C/W	10A输出，小尺寸，适合高密度大电流应用

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。如需获取更多技术资料或申请样品，请联系我们。