CXSD61304 4A I²C可编程同步降压转换器
2.5V-5.5V输入 | 0.7V-5.5V可编程输出 | 3MHz开关频率 | DVS

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61304 | 封装：WL-CSP-15B（1.2×2mm BSC）或 WQFN-14L（3.5×3.5mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61304 是一款峰值电流模式PWM同步降压DC/DC转换器，集成 I²C控制接口，支持高达 4A 的连续输出电流。芯片输入电压范围 2.5V至5.5V，输出电压通过I²C可编程设定，覆盖 0.7V至5.5V（分为三个档位：0.7V-1.4V、1.2V-2.8V、2.4V-5.5V），并支持 动态电压调节（DVS） 功能，适用于1节锂离子电池供电的便携设备，如智能手机、PDA、便携仪器等。

CXSD61304 内部集成低导通电阻同步整流器（无需外部肖特基二极管），显著降低PWM模式下的导通损耗。芯片支持 自动PSM/PWM 和 强制PWM 两种工作模式，并具备 低功耗模式（LPM），待机电流低至15μA，有效延长电池寿命。固定 3MHz 开关频率允许使用小尺寸电感和电容，减小PCB面积。此外，芯片还支持 远程地传感（GNDR）、主动输出放电、可编程峰值电流限制、过温/过流/欠压保护 以及 VSEL硬件引脚 实现零延迟输出电压切换。CXSD61304 提供 WL-CSP-15B（1.2×2mm BSC） 和 WQFN-14L（3.5×3.5mm） 两种超小封装，是高性能、高集成度、小尺寸降压电源方案的理想选择。

1. 主要特点与技术亮点

• I²C接口（400kHz）：通过寄存器可动态调整输出电压（三档内任意值，步进3.125mV）、峰值电流限制（4.7A/5.2A/5.7A/6.2A）、PWM/PSM模式选择、低功耗模式使能等。
• 多档位输出电压：内部反馈网络支持三个档位，覆盖0.7V-5.5V宽范围，适用于不同电压轨需求。
• VSEL硬件引脚：通过外部引脚高低电平，可立即切换两组预设输出电压/模式，实现零延迟响应。
• 动态电压调节（DVS）：在相同档位内，输出参考电压以约3mV/10μs的斜率平滑变化，防止欠冲或过冲。
• 自动PSM/PWM与强制PWM：轻载时自动进入脉冲跳过模式（PSM），提高效率；重载时工作于PWM模式，固定3MHz频率，方便EMI设计。
• 低功耗模式（LPM）：在极轻载（<1mA）下进一步降低静态电流，延长待机时间。
• 自动归零电流检测（AZC）：动态调整零电流阈值，防止PSM模式下负电感电流，提升效率。
• 远程地传感（GNDR）：补偿PCB走线电阻引起的压降，确保负载端电压精确。
• 保护功能：
  • 逐周期峰值电流限制（可编程4.7A-6.2A），防止过流。
  • 输出欠压保护（UVP）：软启动后若输出电压低于目标值50%，触发闭锁，需EN或重新上电复位。
  • 过温保护（OTP）：结温超过150°C时闭锁，温度下降后恢复。
  • 欠压锁定（UVLO）：PVIN上升至2.4V启动，下降至2.3V关断。
• 主动输出放电：关断时通过LX引脚内部放电电阻快速泄放输出电容能量。
• 关断状态保持寄存器：EN=0时I²C寄存器内容仍保留，便于快速唤醒恢复设置。
• RoHS合规：无铅、无卤素，环保设计。

2. 引脚配置与功能描述

CXSD61304 提供两种封装：WL-CSP-15B（1.2×2mm BSC） 和 WQFN-14L（3.5×3.5mm），引脚分布略有不同，功能相同。

引脚封装图（WL-CSP-15B和WQFN-14L）

3. 典型应用电路

CXSD61304 的典型应用电路根据封装略有不同，但核心元件一致。输入电容建议10μF + 1μF，输出电容22μF，电感推荐0.33μH或0.47μH。I²C总线需接上拉电阻（如1kΩ）。

图2. 典型应用电路（I²C控制，CSP封装）

对于不使用I²C的应用，可通过内部电阻分压和VSEL引脚设定固定输出，具体可参考数据手册。

3.1 输出电压设定（I²C编程）

输出电压通过寄存器 0x10/0x11 的 VoutSEL[6:0] 和档位寄存器 0x1C/0x1D 的 VOUT_BANK[1:0] 共同决定。计算公式：

其中BANK=1对应0.7V-1.4V档，BANK=2对应1.2125V-2.8V档，BANK=3对应2.425V-5.6V档（实际可用到5.5V）。SEL取值范围为0x0F~0x7F（15~127）。

VSEL引脚可选择两组预设（高/低），分别对应寄存器0x10（VSEL=High）和0x11（VSEL=Low），实现零延迟切换。

4. 极限参数与电气特性

5. 工作原理与设计指导

5.1 基本工作原理

CXSD61304 采用 峰值电流模式PWM控制。在每个开关周期开始，高侧P-MOSFET导通，电感电流上升。误差放大器比较反馈电压与内部参考，输出COMP电压。当电感峰值电流达到COMP设定阈值时，高侧关断，低侧N-MOSFET导通，电感电流下降，直至下一个周期。在强制PWM模式下，低侧持续导通直到下个周期；在自动PSM模式下，当电感电流降至零时，低侧关断，进入脉冲跳过模式，提高轻载效率。

5.2 VSEL功能与零延迟切换

VSEL引脚为硬件选择端，当VSEL=High时，使用寄存器 0x10（ENSEL1、VoutSEL1、PWM1）；当VSEL=Low时，使用寄存器 0x11（ENSEL0、VoutSEL0、PWM0）。用户可预先配置两组不同的输出电压和模式，通过VSEL引脚快速切换，响应时间为零，适用于系统不同性能状态（如待机与满负荷）的即时切换。

5.3 工作模式（PSM / FPWM / LPM）

• 自动PSM/PWM（PWMx=0）：轻载时自动进入PSM，通过零电流检测关断低侧MOSFET，并跳过部分开关周期，降低开关损耗，提高轻载效率。
• 强制PWM（PWMx=1）：始终工作于PWM模式，固定3MHz频率，纹波小，EMI特性好，但轻载效率较低。
• 低功耗模式（LPM）：通过寄存器0x19.LPM=1使能，进一步降低静态电流（IQ<15μA），适用于待机或极轻载（<1mA）场景，但瞬态响应略慢。

5.4 动态电压调节（DVS）

在同一输出档位内，通过I²C改变VoutSEL值，内部参考电压将以约 3mV/10μs 的斜率平滑变化，避免输出电压突跳引起的欠压或过冲，适用于处理器动态调频调压（DVFS）应用。

5.5 远程地传感（GNDR）

GNDR引脚用于检测负载端的接地电位，补偿PCB走线电阻引起的压降。在大电流输出时，负载端的地电位可能高于芯片AGND，GNDR将该差值反馈给误差放大器，确保负载端电压精确。

5.6 保护功能

• 欠压锁定（UVLO）：PVIN低于2.3V时关断，高于2.4V时启动。
• 逐周期峰值电流限制：通过寄存器0x16.IPEAK[1:0]选择4.7A/5.2A/5.7A/6.2A，防止过流损坏。
• 输出欠压保护（UVP）：软启动后若VOUT低于目标值50%，触发闭锁，需EN或重新上电复位。
• 过温保护（OTP）：结温超过150°C时闭锁，温度下降后自动恢复。
• 事件记录：寄存器0x18记录OCP、SCP（短路保护）、PVIN_UVLO事件，可通过I²C读取和复位。

5.7 电感与电容选型

电感：推荐使用0.33μH或0.47μH，饱和电流需大于峰值限流（最高6.2A），DCR尽可能低。参考型号：Coilcraft XFL4015-331（0.33μH，7A/6.8mΩ）或TDK TFM252010G（0.47μH，4.5A/24mΩ）。

输入电容：推荐10μF X5R/X7R陶瓷，RMS电流能力需满足：

输出电容：推荐22μF陶瓷，低ESR，输出纹波估算：

6. PCB布局建议

由于CXSD61304开关频率高达3MHz，布局对性能影响显著，建议：

• 输入电容就近放置：10μF陶瓷电容尽可能靠近PVIN和PGND引脚。
• LX节点面积最小：LX为高频开关节点，应保持小面积以减少EMI辐射。
• 功率回路短宽：PVIN→高侧MOSFET→LX→电感→COUT→PGND回路尽量短而宽。
• 反馈和传感走线：VOUT和GNDR走线远离LX和电感，采用Kelvin连接，直接从负载端引出。
• I²C走线：SCL和SDA走线应远离功率噪声源，上拉电阻（建议1kΩ）靠近AVDD。
• 裸露焊盘散热（WQFN封装）：Exposed Pad必须焊接至大面积地铜，并通过多个过孔连接内层地平面，降低热阻。
• AGND/PGND分离：模拟地和功率地分开，在裸露焊盘或芯片底部单点连接。

7. 热设计考虑

CXSD61304 的最大功耗取决于封装和布局。WL-CSP的θJA为51.9°C/W，WQFN为30°C/W。在TA=25°C时，最大功耗分别为：

实际应用中需确保结温不超过125°C，必要时增加散热铜箔面积和过孔。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61304 提供多种型号选项（不同VSEL默认电压），具体可联系嘉泰姆电子获取。芯片采用 WL-CSP-15B（1.2×2mm BSC） 或 WQFN-14L（3.5×3.5mm） 封装，无铅、RoHS合规。嘉泰姆电子提供工程样品、评估板、参考设计及FAE技术支持。