CXSD61299 3A同步降压DC/DC转换器
2.95V-6V宽输入 | 3A输出 | 可调频率300kHz-2MHz

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61299 | 封装：WQFN-16L 3×3

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61299 是一款高性能3A同步降压DC/DC转换器，专为需要高功率密度、灵活频率调整和系统监控的低压高密度电源系统而设计。该芯片支持 2.95V至6V 的宽输入电压范围，提供高达 3A 的连续输出电流，输出电压可调范围 0.827V至3.6V。采用 电流模式控制 架构，外部补偿使设计者能够根据具体应用优化瞬态响应和环路稳定性。内部集成超低导通电阻功率MOSFET（45mΩ），在全负载范围内提供高达 95% 的转换效率。芯片开关频率可通过外部电阻在 300kHz至2MHz 范围内灵活调节，并支持外部同步，方便系统频率管理。 可调软启动（SS/TR） 允许设计者通过外部电容独立设置启动时间（2.2μA充电电流），有效控制启动浪涌电流并支持跟踪功能。 PGOOD开漏输出 提供输出电压状态指示（±7%窗口），便于系统监控。芯片支持 脉冲跳过模式（PSM） 以提升轻载效率。内置 逐周期电流限制（典型值7.5A）、输入欠压锁定（UVLO） 和 热关断保护（OTP），确保系统安全可靠。CXSD61299 采用超小型 WQFN-16L 3×3 封装，是分布式电源、负载点转换和低压高密度电源系统的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在分布式电源系统、负载点转换和低压高密度电源应用中，对电源芯片的功率密度、效率和灵活性提出了极高要求。CXSD61299 作为一款 3A同步降压转换器，其核心优势在于 可调开关频率（300kHz-2MHz）允许设计者在效率与尺寸之间灵活权衡：低频（300kHz）可实现最高效率，高频（2MHz）可大幅减小外部电感器和电容器的尺寸，非常适合高密度布局。芯片支持 2.95V至6V 的宽输入电压，可直接从单节锂离子电池（3.0V-4.2V）或USB电源（5V）取电，可提供高达 3A 的输出电流，输出电压可通过外部电阻在0.827V至3.6V范围内可调，满足各种低压核心供电需求。

芯片内部集成了高侧和低侧功率MOSFET，导通电阻低至 45mΩ，在3A满载条件下显著降低导通损耗，提升系统整体效率。 可调开关频率 允许设计者在效率与尺寸之间灵活权衡。 可调软启动（SS/TR） 允许设计者通过外部电容独立设定启动时间（2.2μA充电电流），灵活控制启动浪涌电流，并支持跟踪功能。 PGOOD开漏输出 提供输出电压状态指示（±7%窗口），便于系统实现上电时序管理和故障监控。 脉冲跳过模式（PSM） 在轻载时自动降低开关频率，提升轻载效率。 外部同步功能 允许系统将转换器同步至外部时钟频率，避免拍频干扰。内置 逐周期电流限制（典型7.5A）、输入欠压锁定（UVLO） 和 热关断保护（OTP），确保系统安全可靠。CXSD61299 采用超小型 WQFN-16L 3×3 封装，是高性能、高可靠性电源系统的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 电流模式控制：提供快速的负载瞬态响应和精确的逐周期电流限制，外部补偿使设计者能够根据具体应用优化环路性能。
• 低导通阻抗：高侧和低侧MOSFET导通电阻均为45mΩ（典型），显著降低功率损耗，提升轻载和满载效率。
• 可调开关频率：通过RT/SYNC引脚外接电阻可设定300kHz至2MHz的频率，并支持外部时钟同步，允许在效率和尺寸之间灵活权衡。
• 可调软启动与跟踪：SS/TR引脚提供2.2μA充电电流，通过外部电容可灵活设定软启动时间（tss = Css × 0.827V / 2.2μA），支持预偏置输出启动和跟踪功能。
• PGOOD电源良好指示：开漏输出，当VFB在参考电压的±7%范围内时释放（高阻），超出该窗口时拉低，提供系统状态监控。
• 脉冲跳过模式（PSM）：在轻载条件下自动进入脉冲跳过模式，降低有效开关频率，减少开关损耗，显著提升轻载效率。
• 外部同步：RT/SYNC引脚支持300kHz至2MHz的外部时钟同步，便于多相或系统级频率管理。
• 逐周期电流限制：峰值限流典型7.5A，有效防止过流和短路损坏。
• 输入欠压锁定（UVLO）：VIN上升阈值2.7V，防止欠压工作。
• 热关断保护（OTP）：结温超过145°C时关断，降温至125°C后自动重启。
• WQFN-16L封装：3×3mm超小封装，底部散热焊盘增强散热能力，适合高密度布局。

3. 引脚封装图

引脚封装图：WQFN-16L 3×3

4. 典型应用电路

图2. 典型应用电路（2.95V-6V输入，3A输出）

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	输入电压	-0.3	7	V
SW	开关节点电压	-0.3	VIN+0.3	V
BOOT - SW	自举电压差	-0.3	7	V
其他引脚	控制/逻辑引脚	-0.3	VIN+0.3	V
PD @ TA=25°C	最大功耗（WQFN-16L）	—	2.128	W
θJA	结到环境热阻	—	47	°C/W
TJ	结温范围	-	150	°C
TSTG	存储温度范围	-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	2.95	6	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（VIN）	—	2.95-6	V
反馈参考电压（VFB）	—	0.827	V
VFB精度	—	±3	%
静态电流（IQ）	VFB=1V, 不开关	550	μA
关断电流（ISHDN）	EN=GND	2	μA
高侧/低侧导通电阻（RDS(ON)）	—	45	mΩ
峰值电流限制（ILIM）	—	7.5	A
开关频率范围	RT电阻设定/外部同步	300-2000	kHz
EN阈值（上升/下降）	—	1.25 / 1.18	V
UVLO阈值（上升）	—	2.7	V
UVLO迟滞	—	200	mV
SS充电电流（ISS）	—	2.2	μA
PGOOD阈值（上升/下降）	—	93% / 88%	VREF
热关断阈值（TSD）	—	145	°C
热关断恢复阈值	—	125	°C

6. 工作原理与设计指导

6.1 电流模式控制与脉冲跳过模式

CXSD61299 采用 峰值电流模式PWM控制，固定频率可调（300kHz-2MHz）。在正常工作时，内部高侧P-MOSFET在每个时钟周期开始时导通，电感电流上升直至达到COMP引脚电压设定的峰值电流阈值。误差放大器通过比较FB引脚反馈电压与内部0.827V参考电压来调节输出。当负载电流增加时，FB电压下降，误差放大器提高COMP电压，使电感电流增加以匹配负载。当高侧MOSFET关断时，低侧同步N-MOSFET导通，直至下一个时钟周期开始。外部补偿使设计者能够根据不同的输出电容类型和负载特性优化环路性能。

芯片在轻载时自动进入 脉冲跳过模式（PSM） 以提高效率。在PSM中，当电感电流降至零时，低侧MOSFET关断，防止负电流流动，减少开关损耗。随着负载进一步降低，有效开关频率降低，显著提升轻载效率。

6.2 频率设置与外部同步

芯片开关频率通过 RT/SYNC 引脚外接电阻设定，范围 300kHz至2MHz。频率与电阻的关系可参考数据手册曲线。当需要外部同步时，向RT/SYNC引脚施加300kHz-2MHz的方波时钟信号，芯片将同步至外部时钟频率。RT/SYNC引脚同时支持频率设置和同步功能。

6.3 输出电压设置

输出电压通过外部分压电阻设置，FB参考电压为 0.827V（典型值，精度±3%）。公式：VOUT = VFB × (1 + R1/R2)。推荐使用1%精度电阻，R2取值范围10kΩ-100kΩ。输出电压可调范围 0.827V至3.6V。

推荐元件配置（VIN=5V，fSW=500kHz）：

VOUT（V）	R1（kΩ）	R2（kΩ）	L（μH）	COUT（μF）
3.3	3.0	1.0	1.8	22
2.5	2.43	1.2	2.2	22
1.8	2.55	1.2	1.8	22
1.2	1.0	1.0	1.5	22
1.0	0.8	1.0	1.2	22

6.4 可调软启动与跟踪

芯片提供 可调软启动（SS/TR） 功能，通过SS/TR引脚外接电容设定启动时间。在EN上升后，内部 2.2μA 电流源对SS电容充电。软启动时间计算公式为：

例如，使用10nF电容时，软启动时间约为3.76ms。SS/TR引脚还可用于跟踪和时序控制，当外部电压低于内部参考时，输出电压跟踪外部电压，实现复杂的电源上电顺序。

6.5 PGOOD电源良好指示

芯片提供 开漏PGOOD输出，用于指示输出电压状态。PGOOD功能通过比较器监测VFB电压：

• 当VFB在参考电压的 ±7% 范围内（93%~107%）时，PGOOD引脚释放（高阻态），需外接上拉电阻至VIN或3.3V。
• 当VFB低于88%或高于113%参考电压时，PGOOD引脚被拉低。

PGOOD信号可用于系统上电时序控制、故障报警或负载使能管理。

6.6 电感器选型

建议纹波电流为最大负载电流的 40%（ΔIL = 0.4 × IOUT(MAX)）。电感值公式：L = [VOUT × (VIN - VOUT)] / [VIN × fSW × ΔIL]。高频允许使用小型电感，推荐电感值范围：1.0μH-2.2μH（参考上表）。饱和电流应大于峰值限流值（典型7.5A）。

设计示例（VIN=5V，VOUT=3.3V，IOUT=3A，ΔIL=1.2A，fSW=500kHz）：L = 3.3×(5-3.3)/(5×500k×1.2) ≈ 1.87μH，实际可选用1.8μH。峰值电流 = 3 + 0.6 = 3.6A。

6.7 输入与输出电容选型

输入电容推荐 10μF 陶瓷电容（X5R/X7R），电压额定值应大于最大输入电压的1.5倍。输入RMS电流在最坏情况（VIN=2×VOUT）下为 IOUT/2。输出电容推荐 22μF 陶瓷电容。陶瓷电容具有低ESR和高纹波电流能力，是理想选择。但需注意，当输入通过长导线供电时，负载阶跃可能在输入端引起振铃，建议在输入侧增加适当容量的电容抑制。

推荐使用 Murata、TDK 或 TAIYO YUDEN 的 X5R/X7R 系列电容。

6.8 保护功能详解

• 逐周期峰值电流限制：监测P-MOSFET电流，限流阈值7.5A（典型），防止过流。
• 输入欠压锁定（UVLO）：VIN上升阈值2.7V，迟滞200mV，防止欠压工作。
• 热关断保护（OTP）：结温超过145°C关断，降温至125°C后自动重启。
• 短路保护：检测电流失控，跳过开关周期防止电流失控。

7. 基于 CXSD61299 的高密度分布式电源设计实例

设计目标：一款分布式电源系统，需要为FPGA核心提供 1.8V/3A 的电源，输入来自 5V 系统电源，要求高效率、小尺寸、可编程软启动和系统状态监控（PGOOD）。

• 系统配置：选用 CXSD61299（WQFN-16L），VIN=5V，VOUT=1.8V，IOUT=3A。频率设为500kHz（RT≈180kΩ），电感 L=1.8μH（DCR<15mΩ），输入电容 CIN=10μF（X5R，10V），输出电容 COUT=22μF（陶瓷）。分压电阻 R1=2.55kΩ，R2=1.2kΩ（VFB=0.827V，VOUT=1.8V）。软启动电容 CSS=10nF（tss≈3.76ms）。PGOOD通过10kΩ上拉至VIN，连接至系统MCU。
• 效率表现：在 5V 输入、1.8V/3A 输出条件下，典型效率高于 90%。轻载PSM模式在待机时显著提升效率。
• 可调软启动优势：通过选择CSS电容值（10nF），软启动时间约3.76ms，有效限制了启动浪涌电流，避免了输入电源过载。
• PGOOD应用：PGOOD信号在软启动完成后释放（高阻），MCU检测到后使能后续外设，实现可靠的上电时序。当输出欠压时，PGOOD快速拉低，MCU可执行紧急保护操作。
• 频率调整优势：选择500kHz频率在效率与尺寸之间取得良好平衡，可通过调整RT电阻或外部同步优化EMI。
• 热设计：WQFN-16L封装 θJA=47°C/W，在 TA=25°C 时最大功耗2.128W。实际满载功耗约0.7W，温升约33°C，结温约58°C，满足要求。

8. PCB 布局建议

• 主功率回路最小化：将输入电容、CXSD61299 的 VIN 和 GND 引脚、SW 节点以及输出电感紧密布局，减小功率回路的寄生电感和电阻。
• SW 节点控制：SW 走线应短而宽，但面积尽可能小以降低辐射EMI。保持模拟元件远离SW节点，避免杂散电容噪声耦合。
• 输入电容靠近芯片：输入电容应尽可能靠近 VIN 和 GND 引脚放置，以减小输入回路寄生电感。
• 输出电容靠近负载：输出电容应靠近负载端放置，以提供最佳的瞬态电流响应。
• 反馈网络短而直接：FB 分压电阻和COMP补偿网络应紧靠芯片放置，走线远离 SW 节点和电感等噪声源。
• SS/TR电容：软启动电容应紧靠SS/TR和GND引脚放置，减少噪声耦合。
• RT/SYNC走线：RT电阻靠近RT/SYNC引脚，走线远离噪声源。同步时钟信号也应保持干净。
• GND 与散热焊盘：GND引脚和Exposed Pad必须连接至大面积地平面，通过多个过孔散热。建议采用多层PCB设计，地平面作为第二层。
• EN 引脚：EN引脚悬空时内部上拉使能，若需控制可接逻辑信号。

9. 订购信息与技术支持

CXSD61299 采用 WQFN-16L 3×3 封装，无铅、RoHS合规，工作温度范围 -40°C 至 +85°C（环境），结温范围 -40°C 至 +125°C。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。