CXSD61327D 高效率开关电容转换器
DIV2模式 | 6A输出 | I²C控制 | 双向 | 9重保护 | WL-CSP-36B超小封装

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61327D | 封装：WL-CSP-36B（2.74×2.84mm BSC）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61327D 是一款高效率开关电容转换器，专为输入电压 >7.4V 的应用（如无线充电、智能手机和平板电脑充电）设计。芯片支持 DIV2模式（电容分压） 和 旁路模式，输出电压为输入电压的一半（DIV2模式），输出电流能力高达 6A（DIV2模式）或 5A（旁路模式），效率最高可达 98.1%（VOUT=10V, IOUT=2A, 500kHz, 双相）。

CXSD61327D 集成了 双向功率传输 功能，支持正向（输入至输出）和反向（输出至输入）工作。芯片内置 输入反向阻断MOSFET（Q0）、双相电荷泵核心、可编程开关频率（300kHz-1.5MHz）、展频（Spread Spectrum） 技术以改善EMI，并支持 I²C串行接口 进行灵活配置。芯片提供 9重保护功能，包括输入/输出过压保护、过流保护、过温保护、短路检测等，确保系统安全可靠。CXSD61327D 采用 WL-CSP-36B（2.74×2.84mm） 超小型封装，是空间受限的高功率充电应用的理想选择。

1. 主要特点与技术亮点

• 高效率电容分压（DIV2模式）：采用双相开关电容拓扑，输出电压为输入电压的一半，输出电流为输入电流的两倍，效率高达98.1%，显著降低功率损耗。
• 双向功率传输：支持正向充电（VBUS→VOUT）和反向OTG（VOUT→VBUS），适用于无线充电和电池备份应用。
• 输入反向阻断MOSFET（Q0）：集成低导通电阻反向阻断FET，防止反向电流，提高系统可靠性。
• 宽输入电压范围：DIV2模式支持7.4V-21V输入，旁路模式支持4V-13V，兼容多种适配器和无线接收器。
• 可编程开关频率（300kHz-1.5MHz）：允许优化效率和EMI，支持展频调制以降低峰值辐射。
• I²C串行接口（高达3.4MHz）：可动态配置输出电压阈值、保护参数、工作模式、软启动时间等。
• 9重保护功能：
  • VBUS过压保护（VBUS_OVP）
  • VOUT过压保护（VOUT_OVP）
  • 输入电流过流保护（IBUS_OCP）
  • 反向输入过流保护（WRX_IRE_OCP）
  • 转换器过流保护（CON_OCP）
  • 飞电容短路检测（CFLY_DIAG）
  • 输出短路检测（VOUT_ERR）
  • VBUS欠压锁定（VBUS_LOW_ERR）
  • 过温保护（TDIE_OTP）
• 可编程软启动与预充电：支持可编程预充电电流和时间，抑制启动浪涌。
• 自动模式切换（AT_Function）：支持根据VBUS电压自动在旁路模式和DIV2模式之间切换。
• 并联应用支持：内置同步功能（SYNC引脚），支持两个器件并联以扩展输出电流。
• 低静态电流：Standby模式电流低至300μA，Present模式低至15μA，适合便携设备。
• RoHS合规：无铅、无卤素，环保设计。

2. 引脚配置与功能描述

CXSD61327D 采用 WL-CSP-36B（2.74×2.84mm BSC） 超小封装，引脚间距0.4mm，适合高密度PCB布局。

引脚封装图（WL-CSP-36B）

3. 典型应用电路

CXSD61327D 的典型应用电路包括输入滤波电容、飞电容、输出电容、自举电容、I²C上拉电阻以及可选的外部同步电路。飞电容建议使用22μF×2（0805封装），输入电容4.7μF×2（0603），输出电容22μF（0805），自举电容22nF（0201）。I²C总线需外接10kΩ上拉电阻。

图2. 典型应用电路（无线充电接收器至电池充电器）

3.1 关键外部元件选型

4. 极限参数与电气特性

5. 工作原理与设计指导

5.1 电容分压（DIV2模式）基本原理

CXSD61327D 的核心是 双相开关电容分压拓扑。在DIV2模式下，四个内部MOSFET（Q1-Q4）交替控制飞电容（CFLY）的充放电，实现输出电压为输入电压的一半（VOUT = VBUS / 2）。具体工作原理如下：

• 阶段1：Q1和Q3导通，Q2和Q4关断，CFLY与COUT串联连接在VBUS和GND之间，CFLY充电至 VCFLY = VBUS - VOUT。
• 阶段2：Q1和Q3关断，Q2和Q4导通，CFLY与COUT并联，CFLY放电至 VCFLY = VOUT。

通过上述两个阶段的交替，稳态时 VOUT = VBUS / 2。同时，输出电流 IOUT = 2 × IBUS，实现电流倍增。双相架构（Phase A和Phase B）相位相差180度，有效降低输出纹波。

5.2 工作模式

CXSD61327D 支持四种工作模式，通过EN引脚、CHG_EN位、OPERATION_MODE_SELECTION位和REVERSE_MODE_EN位配置：

• Present模式：EN=H或悬空，低静态电流，I²C可用，部分保护功能可配置。
• Standby模式：EN=L, CHG_EN=0，I²C可用，保护功能激活。
• 旁路模式（Bypass）：EN=L, CHG_EN=1, OPERATION_MODE_SELECTION=0, REVERSE_MODE_EN=0，VBUS直通至VOUT。
• DIV2模式：EN=L, CHG_EN=1, OPERATION_MODE_SELECTION=1, REVERSE_MODE_EN=0，电容分压，VOUT=VBUS/2。
• 反向旁路模式（Reverse Bypass）：EN=L, CHG_EN=1, OPERATION_MODE_SELECTION=0, REVERSE_MODE_EN=1，VOUT→VBUS反向直通。
• 反向DIV2模式（Reverse DIV2）：EN=L, CHG_EN=1, OPERATION_MODE_SELECTION=1, REVERSE_MODE_EN=1，反向电容分压。

5.3 可编程软启动与预充电

为了抑制启动浪涌，芯片在软启动期间对飞电容和输出电容进行预充电。预充电电流可通过寄存器（PRECHARGE_CURRENT）选择330mA、500mA或660mA。预充电时间由CFLY_DIAG_TIME和VOUT_ERR_ON_TIME共同决定。在DIV2模式下，预充电时间为两者之和，同时对CFLY和COUT充电。

5.4 I²C接口与寄存器

CXSD61327D 支持标准I²C接口（最高3.4MHz），从设备地址由ADDR引脚电压决定（50H/51H/52H）。主要寄存器包括：

• 状态寄存器（STAT_1, STAT_2）：实时反映插入检测、故障状态等。
• 标志寄存器（FLAG_1~FLAG_3）：记录事件，读取后清零，可触发INT中断。
• 掩码寄存器（MASK_1~MASK_3）：屏蔽相应中断。
• 控制寄存器（CTRL_1~CTRL_10）：配置保护阈值、开关频率、模式选择、展频、看门狗等。

5.5 自动模式切换（AT_Function）

通过使能AT_Function，芯片可根据VBUS电压自动在旁路模式和DIV2模式之间切换，无需主机干预。当VBUS高于设定阈值（9V-12V可编程）且持续超过10ms时，从旁路模式切换至DIV2模式；反之，当VBUS低于阈值时，从DIV2模式切回旁路模式。

5.6 并联应用

为支持更高输出电流，CXSD61327D 支持两个器件并联工作。通过SYNC引脚实现主/从同步，主器件提供同步时钟，从器件锁相。相位配置需正确设置（主从相位差90°），以优化纹波和效率。

5.7 保护功能

芯片集成9重保护，涵盖输入/输出过压、过流、过温、短路、飞电容诊断等。每种保护在不同模式下的响应行为有所差异，具体可参考数据手册。所有保护阈值均可通过I²C编程，部分保护支持自动恢复或锁存模式。

6. PCB布局建议

对于CXSD61327D，良好的PCB布局对性能至关重要，建议遵循以下原则：

• 输入/输出电容就近放置：VBUS和VOUT的旁路电容需紧靠芯片引脚，并连接至低阻抗地平面。
• 飞电容路径最小化：CFLY1~CFLY4与CFH/CFL引脚之间的走线应尽可能短而宽，以减小寄生电感。
• 功率地PGND与模拟地AGND分开：PGND和AGND在芯片底部单点连接，避免大电流噪声干扰模拟电路。
• 自举电容靠近芯片：BST2与CFH2之间的22nF电容应靠近引脚放置。
• I²C上拉电阻：SCL和SDA上拉电阻靠近芯片放置，走线远离功率噪声源。
• WRX_IN走线：WRX_IN输入电容靠近引脚，走线宽度满足电流能力。
• 散热考虑：WL-CSP封装底部焊盘（如有）应焊接至PCB大面积地铜，通过过孔散热。

7. 热设计考虑

CXSD61327D 的最大功耗取决于封装热阻和PCB布局。WL-CSP-36B在标准JEDEC 51-7四层板上的θJA为34.7°C/W。在TA=25°C时，最大功耗为：

实际应用中需确保结温不超过125°C，建议在PCB上为芯片提供足够的铜箔面积和过孔以改善散热。对于大电流应用（如6A输出），建议使用热仿真验证热性能。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61327D 采用 WL-CSP-36B（2.74×2.84mm BSC） 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。