CXSD61331 3A/36V同步降压转换器
4V-36V输入 | 可调频率300k-2.2MHz | CC/CV | 线缆补偿 | AEC-Q100 | WQFN-24

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年8月 | 型号：CXSD61331 | 封装：WET-WQFN-24SL（4×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXSD61331 是一款3A、高效率、峰值电流模式同步降压DC/DC转换器，专为汽车应用优化。芯片输入电压范围 4V至36V（可承受42V负载突降），输出电压可调范围为 0.8V至VIN，集成低导通电阻功率MOSFET（高侧/低侧典型值70mΩ），采用峰值电流模式控制，外部补偿允许使用小尺寸电感，实现快速瞬态响应和良好的环路稳定性。

CXSD61331的 开关频率可通过外部电阻在300kHz至2.2MHz范围内调节，并支持外部同步时钟，方便系统设计优化效率和尺寸。超低最小导通时间（60ns）和最小关断时间（65ns）使其即使在极高降压比下也能保持恒定频率工作。内置 展频频率调制（可选）有助于改善EMC性能。芯片提供 精确的恒压（CV）和恒流（CC）调节，非常适合USB电源传输或超级电容充电。对于长线缆应用，CXSD61331提供 线缆压降补偿 功能，确保负载端电压精确。芯片提供完整的保护功能，包括输入欠压锁定（UVLO）、输出欠压保护（打嗝模式）、过流保护（OCP，可调限流值）和过温保护（OTP）。逐周期电流限制提供针对输出短路的保护，可编程软启动消除启动时的输入浪涌电流。CXSD61331采用 WET-WQFN-24SL（4×4mm） 封装，是汽车摄像头模块、车载座舱系统、互联汽车系统、分布式电源负载点（POL）调节以及USB充电器等应用的理想选择。

1. 主要特点与技术亮点

• AEC-Q100 Grade 1 认证：满足汽车电子可靠性要求，适用于车载摄像头、座舱系统、互联汽车等严苛环境。
• 高效率同步整流：集成低导通电阻MOSFET（高侧/低侧典型值70mΩ），无需外部肖特基二极管，效率高。
• 宽输入电压范围（4V-36V）：兼容12V、24V汽车电源系统，可承受42V负载突降，简化输入保护设计。
• 可调输出电压（0.8V至VIN）：通过外部电阻分压器灵活设定，反馈参考电压0.8V（典型值），精度±1.5%。
• 可调开关频率（300kHz-2.2MHz）：通过外部电阻设定，支持外部同步时钟，优化效率和尺寸。
• 峰值电流模式控制：提供快速瞬态响应和逐周期电流限制，外部补偿网络灵活配置。
• 恒流（CC）和恒压（CV）调节：内置平均电流控制环，通过外部检流电阻设定恒流值，适用于USB PD和超级电容充电。
• 线缆压降补偿：针对5V输出应用，通过检流电阻自动补偿长线缆电压降，确保负载端电压精确。
• 可编程软启动：外部电容设定软启动时间，最小500μs，支持预偏置输出启动。
• 可调峰值电流限制：通过外部电阻设定（2.2A-5.5A典型值），灵活匹配不同负载需求。
• 轻载模式可选：PSM（脉冲跳过）和FPWM（强制PWM）可选，兼顾轻载效率和频率稳定性。
• 展频调制（可选）：通过SSP_EN引脚使能，在设定频率基础上+6%扩频，降低EMI峰值。
• 功率良好指示（PG）：开漏输出，监控输出电压状态，便于系统时序管理。
• 保护功能：
  • 逐周期过流保护（高侧峰值可调，低侧源/吸电流限制），防止过流损坏。
  • 输入欠压锁定（UVLO）：上升阈值3.8V，下降阈值2.85V，迟滞防止误动作。
  • 输出欠压保护（打嗝模式）：VFB低于参考电压50%时触发，自动重启，降低短路功耗。
  • 过温保护（OTP）：结温超过150°C时停止开关，温度下降后自动恢复。
  • 邻脚短路保护：内部熔丝保护，防止BOOT-VIN短路等故障。
• BOOT UVLO：确保自举电容电压充足，保证高侧MOSFET可靠导通。
• 内部5V线性稳压器（VCC）：为内部电路供电，可作PG上拉（不推荐驱动外部负载）。
• 使能控制（EN）：高电平使能，支持外部时序控制，内部1.2μA下拉电流。
• RoHS合规：无铅、无卤素，环保设计。

2. 引脚配置与功能描述

CXSD61331 采用 WET-WQFN-24SL（4×4mm） 封装，底部裸露焊盘增强散热性能，需焊接至大面积地铜。

引脚封装图（WET-WQFN-24SL 4x4）

引脚号	引脚名称	功能描述
1, 23, 24	PGND	功率地，连接输入/输出电容负极。
2	RLIM	电流限制设定引脚，外接电阻至GND设定峰值电流（33kΩ→5.5A，91kΩ→2.2A）。
3	RT	频率设定引脚，外接电阻至GND设定开关频率（174kΩ→300kHz，21kΩ→2.2MHz）。
4	AGND	模拟地。
5	MODE/SYNC	模式选择/外部同步输入。浮空或接地→PSM；接高电平或VCC→FPWM；接外部时钟→同步。
6	PG	功率良好指示输出，开漏，需外接上拉电阻。
7	SSP_EN	展频使能输入，接VCC使能展频，浮空或接地禁用。
8	COMP	补偿节点，外接RC网络稳定环路。
9	FB	反馈输入，通过电阻分压器设置输出电压。
10	SS	软启动电容连接节点，外接电容至GND设定软启动时间。
11	CSP	电流检测正输入，用于CC调节和线缆补偿，若不使用则短接至CSN。
12	CSN	电流检测负输入，若不使用则短接至CSP。
13	EN	使能控制输入，高电平使能。
14, 15, 16	VIN	电源输入，4V-36V，多个引脚需并联，接输入电容。
17, 18, 19	SW	开关节点，连接功率电感。
20, 21	VOUT	输出检测引脚，连接至输出端。
22	BOOT	自举引脚，连接0.1μF陶瓷电容至SW。
25 (Exposed Pad)	PAD	裸露焊盘，内部未连接，必须焊接至大面积GND平面以散热。

3. 典型应用电路

CXSD61331 的典型应用电路根据是否使用CC/线缆补偿略有不同。基本降压电路包含输入电容（4.7μF）、输出电容（22μF×2）、电感（2.2μH-15μH）、频率设定电阻RT、限流设定电阻RLIM、反馈电阻、补偿网络、软启动电容、自举电容和VCC去耦电容。对于5V输出带线缆补偿的应用，需外接检流电阻RSENSE。

图2. 典型应用电路（5V/3A，带线缆补偿）

3.1 输出电压设定

输出电压通过外部电阻分压器设定，公式如下：

其中 VREF_CV = 0.8V（典型值），R1 为连接至VOUT的上拉电阻，R2 为连接至GND的下拉电阻。R2建议≤170kΩ。下表提供了常用输出电压的推荐元件值（以R2=39.2kΩ为例）。

VOUT (V)	R1 (kΩ)	R2 (kΩ)	L (μH)	COUT (μF)	RT (kΩ) @ fSW
1.2	19.6	39.2	2.2	22 × 2	根据频率选择
3.3	122.5	39.2	2.2	22 × 2	根据频率选择
5.0	205.8	39.2	2.2	22 × 2	RT≈21k (2.2MHz)
12	560	39.2	4.7	22 × 2	RT≈174k (300kHz)

4. 极限参数与电气特性

符号	参数	最小值	最大值	单位
VIN	电源输入电压	-0.3	42	V
VSW	SW引脚开关电压	-0.3	42	V
VBOOT	BOOT引脚电压	-0.3	48	V
VBOOT - VSW	自举差分电压	-0.3	6	V
EN, CSP, CSN, SS	EN/CSP/CSN/SS引脚	-0.3	42	V
其他引脚	其他控制引脚	-0.3	6	V
PD	功耗 (TA=25°C) WQFN-24	—	—	W
θJA	结到环境热阻 (EVB)	—	34.7	°C/W
TJ	结温	—	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
输入电压 VIN	4	36	V
输出电压 VOUT	0.8	VIN*	V
结温 TJ	-40	150	°C
环境温度 TA	-40	125	°C

参数	测试条件	典型值	单位
输入电压范围	—	4 – 36	V
反馈参考电压 (25°C)	—	0.8	V
反馈参考电压 (-40°C~125°C)	—	0.8 ±1.5%	V
关断电流	EN=0V	5	μA
静态电流（PSM）	VEN=2V, VFB=0.82V, 非开关	40	μA
高侧导通电阻	—	70	mΩ
低侧导通电阻	—	70	mΩ
高侧峰值电流限制（RLIM=33k）	—	5.5	A
高侧峰值电流限制（RLIM=91k）	—	2.2	A
负电感峰值电流限制	—	2	A
最小导通时间	—	60	ns
最小关断时间	—	65	ns
UVLO 上升阈值	VIN 上升	3.8	V
UVLO 下降阈值	VIN 下降	2.85	V
EN 逻辑高电平	上升	1.25	V
EN 逻辑低电平	下降	1.05	V
恒流参考电压	—	100	mV
软启动充电电流	—	6	μA

5. 工作原理与设计指导

5.1 峰值电流模式控制（CV环）

CXSD61331 采用 峰值电流模式PWM控制。内部振荡器触发高侧MOSFET导通，电感电流线性上升。内部电流检测放大器监测高侧MOSFET电流，并与误差放大器输出（COMP电压）比较。当电感峰值电流达到COMP设定阈值时，高侧MOSFET关断，低侧MOSFET导通，电感电流下降，直至下一个周期。输出通过FB电阻分压采样，与内部0.8V参考比较产生COMP信号。外部补偿网络（COMP引脚）允许灵活设置穿越频率和相位裕度。

5.2 恒流（CC）调节

芯片内置平均电流控制环，通过CSP/CSN引脚检测外部检流电阻上的压降。当电流检测电压达到内部100mV参考时，电流误差放大器钳制COMP电压，实现恒流调节。CC环与CV环共同作用，适用于USB PD和超级电容充电。

5.3 线缆压降补偿

针对5V输出应用，芯片可自动补偿长线缆电阻引起的电压降。补偿电流（ILC）正比于检流电阻上的电压（即负载电流），通过内部电路在FB电阻上产生额外的补偿电压，使负载端电压保持稳定。补偿量可通过R1和RSENSE设定。

5.4 频率设定与外部同步

开关频率由RT引脚外接电阻设定，范围300kHz-2.2MHz。频率与电阻关系为：RT(kΩ) = 74296 × fSW^-1.06。MODE/SYNC引脚还可接受外部时钟（300kHz-2.2MHz）进行同步，此时强制工作在FPWM模式。

5.5 轻载模式（PSM/FPWM）

通过MODE/SYNC引脚选择：浮空或接地→PSM（轻载时进入脉冲跳过，提高效率）；接高电平或VCC→FPWM（全负载固定频率，低纹波）。

5.6 展频调制

SSP_EN引脚接VCC使能展频，在设定频率基础上+6%扩频（如2.1MHz扩至2.226MHz），降低EMI峰值，且不落入AM频段。

5.7 可编程软启动

SS引脚外接电容，内部6μA电流源充电，产生斜坡参考电压。软启动时间 tss = Css × 0.8 / 6μA。最小需大于500μs，确保大输出电容充电完成前不触发UVP。

5.8 可调电流限制

RLIM引脚外接电阻设定高侧峰值电流限制，推荐范围33kΩ（5.5A）至91kΩ（2.2A）。限流值计算公式：RLIM(kΩ) = 178.8 / (ISET - 0.2531) - 1。

5.9 保护功能

• 逐周期高侧峰值电流限制：可调，超过阈值立即关断高侧。
• 低侧源/吸电流限制：源电流限制约0.95×ILIM_H，吸电流限制2A（典型）。
• 输入欠压锁定（UVLO）：上升3.8V，下降2.85V。
• 输出欠压保护（打嗝模式）：VFB低于50%参考时触发，关断并放电SS，自动重试。
• 过温保护（OTP）：结温超过150°C时关断，温度下降后恢复。
• 邻脚短路保护：内部熔丝在BOOT-VIN短路时熔断，防止火灾。

5.10 电感选型

电感值影响纹波电流，计算公式：

推荐纹波电流为最大输出电流的30%-50%。电感饱和电流应大于峰值限流值，DCR尽可能低。

5.11 输入输出电容选型

输入电容：推荐4.7μF陶瓷电容（X7R），额定电压≥50V。RMS电流在最恶劣条件（VIN=2VOUT）下为IOUT/2。

输出电容：推荐22μF×2陶瓷电容，有效容值需满足稳定性要求，输出纹波估算：

5.12 补偿网络设计

COMP引脚外接RC网络（RCOMP、CCOMP、可选的CCOMP2）。穿越频率建议为fSW的5%-10%，但不超过80kHz。计算公式可参考数据手册。

6. PCB布局建议

对于CXSD61331，良好的PCB布局对性能和EMI至关重要，建议遵循以下原则：

• 四层或六层PCB：推荐大面积地平面以改善热性能和屏蔽。
• 输入电容就近放置：4.7μF输入陶瓷电容尽可能靠近VIN和PGND引脚。
• VCC去耦电容靠近VCC引脚：1μF电容紧靠VCC和PGND。
• 自举电容靠近BOOT/SW：0.1μF电容紧靠BOOT和SW引脚。
• SW走线短而宽：SW节点连接电感，走线应短而宽，敏感元件远离该走线。
• 反馈网络靠近芯片：FB分压电阻靠近IC放置（5mm以内），反馈走线远离SW和电感。
• 检流电阻Kelvin连接：CSP/CSN引脚需从检流电阻两端直接引出差分走线，避免大电流路径干扰。
• 补偿元件靠近COMP引脚：RCOMP、CCOMP靠近IC放置。
• 裸露焊盘散热：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，以降低热阻。
• 主功率回路小环路：VIN → 高侧MOSFET → SW → 电感 → COUT → PGND 的回路应尽量小。

7. 热设计考虑

CXSD61331 的最大功耗取决于封装热阻和PCB布局。WQFN-24在EVB上的θJA为34.7°C/W（四层板）。在TA=25°C时，最大功耗约为：

实际应用中需确保结温不超过150°C，建议在PCB上为裸露焊盘提供足够的铜箔面积和过孔以改善散热。在12V输入、5V/3A输出、效率89.7%时，功耗约1.55W，结温约84°C（TA=25°C），满足要求。

8. 订购信息与技术支持

CXSD61331 采用 WET-WQFN-24SL（4×4mm） 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。