引言：宽电压输入DC-DC降压方案的核心价值
在电动交通工具、工业设备和便携式电子设备领域，高效稳定的电源转换方案是系统可靠性的基石。基于CXSD62680芯片的同步降压方案，凭借25-85V超宽输入范围、12V/8A输出能力及97%峰值效率，成为应对复杂供电环境的理想选择。本文将深入解析其设计原理、性能优势及关键实现技术。
一、方案核心特性与性能优势
1.1.电气性能亮点
1.1.1)宽输入适应性：支持24V/12V/5V多档输出，输入电压覆盖11V-85V（如12V输出时支持13-85V输入），兼容电池、风电等波动源。
1.1.2)高效转换：同步整流技术替代传统二极管，峰值效率达97%，大幅降低温升（实测48V输入时效率＞96%）。
1.1.3)智能控制：集成恒流输出与电池充电功能，适用电动摩托车/自行车电池管理系统。
1.1.4)输出电流：8A
1.1.5)最高效率：97%
1.1.6)输出恒流控制
1.1.7)可支持对电池充电
1.2.结构设计
1.2.1)紧凑双层PCB（52.5×36×13.7mm），优化散热布局。
1.2.2)模块化外壳设计（57×65×20mm），便于集成到工业设备或LED显示屏电源系统。
二、技术实现：同步整流BUCK拓扑解析
2.1. 工作原理
本方案的拓扑为典型的同步整流 BUCK 结构。采用同步整流 MOS 管代替快恢复整流二极管，从而极大提高电源转换效率。其中，Q1 为高端 MOS 管，Q2 为同步整流 MOS 管，HO、LO 为互补并带有死区时间控制的 PWM，分别驱动 Q1 和 Q2 的导通和关断。L 为储能电感，R 为负载电阻，C 为输出端电容。当 HO 为高电平时，开关管 Q1 导通，输入电压对电感 L 充电，同时对负载供电；当 HO 为低电平时，电感上的电流因无法突变而继续向负载放电，直到 LO 为高电平时，整流管 Q2 同步打开导通。
2.1.1)高端MOS管（Q1）：HO信号控制导通，对电感（L）充电并为负载供电。
2.1.2)同步整流MOS管（Q2）：LO信号在死区后导通，利用电感续流维持输出，减少二极管导通损耗。
*关键优势：相比传统二极管方案，同步整流降低70%以上开关损耗，效率提升5-8%。*
2.2. 核心电路设计
2.2.1)VCC供电：
线性稳压电路（R2/Q3/D4）提供10.3V启动电压，后由输出级通过D3/R35供电，降低Q3负载。
设计要点：24V输出时需增加D9稳压管，确保VCC稳定。
R2、Q3、D4、R3 构成线性稳压电路，输出 10.3V 给 CXSD62680 供电；PCB 布局注意 Q3 散热；
12V 输出场合，输出电压启动好通过 D3、R5、R35 给芯片 VCC 供电，此时 Q3 基本不供电；24V
输出场合，输出电压启动好通过 D3、D9、R35 给芯片 VCC 供电，此时 Q3 基本不供电。
2.2.2)输出电压调节：
输出电压同过两个分压电阻到CXSD62679 的FB引脚（8 脚）上，而内部误差放大器基准电压为1.2V。
则输出电压;
通过FB引脚分压电阻设定：Vout = (1 + R15/R18) × 1.2V
示例：R15=9.1KΩ, R18=1KΩ → 12.12V输出。
2.2.3)输出电流设定：
输出电流大小可通过调节运放电阻 R29 阻值，输出电流与该电阻的关系式是：
电流采样公式：Io = [R31/(R29+R31)] × 4.9V / R58
示例：R29=91KΩ, R31=1KΩ, R58=5mΩ → 10.65A限流点。
如需设置输出电压到 12.12V，可设定 R15 为 9.1K，R18 为 1K，输出电压 Vout=（1+9.1/1）*1.2V=12.12V。
本方案中 R29 为 91KΩ，R31 为 1KΩ，R58 为 0.005Ω ，即 Io=1KΩ/(91KΩ+1KΩ)*4.9V/0.005Ω≈10.65A。
三、关键元器件选型指南
3.1. 电容选型（效率核心）
3.1.1)输入电容（C1/C2）：100μF/100V电解电容 + 0.1μF/100V陶瓷电容，抑制高频纹波。
3.1.2)输出电容（C7/C8）：1000μF/25V低ESR电解电容 + 1μF陶瓷电容，保障负载瞬态响应。
选型原则：优先选用高频低内阻型号，避免效率衰减。
3.2. 功率器件选型
3.2.1)MOS管（Q1/Q2）：Q1、Q2 这 2 个 MOS 管特性对整机的转换效率有明显影响，
所 以 要 选择导通内阻小，以 及 结 电 容（ Ciss、Coss、Crss）小的 MOS 管。
在调试时，注意 MOS 管的开关毛刺尖峰，如果尖峰过大，可以将 MOS 管门级电阻改
大70N100（TO-252封装），需满足：
3.2.1.1)低导通内阻（＜20mΩ）
3.2.1.2)小寄生电容（Ciss/Coss）
调试技巧：门极电阻可抑制开关尖峰，过高则增加损耗。
3.3.功率电感（L1）：50μH铁硅铝磁环（Ø24mm），计算公式：
Vin 是输入电压；
Vout 是输出电压；
Fs 是 PWM 工作频率；
Iripple 是电感中电流纹波的峰峰值。
通常选择 Iripple 不超过最大输出电流的 30%。
3.3.2)设计规范：纹波电流（Iripple）≤ 30%输出电流（即≤2.4A@8A）。
四、应用场景与实测性能
4.1. 效率实测数据（12V输出）
| 输入电压 | 2A负载 | 4A负载 | 8A负载 |
|---|---|---|---|
| 24V | 98.2% | 97.5% | 96.1% |
| 48V | 98.7% | 97.9% | 96.8% |
*注：60V/72V输入时效率仍＞95.5%，满负载温升＜40℃。*
4.2. 行业应用案例
4.2.1)电动交通工具：兼容48V/60V电池系统，为车灯、控制器供电。
4.2.2)工业设备：75V输入支持工厂PLC系统备份电源。
4.2.3)绿色能源：风电充电器11V低压启动，适配不稳定发电环境。
4.2.4)LED显示屏：5V输出时支持11-75V输入，应对长线缆压降。
五、PCB设计要点与BOM优化
5.1.布局规范：
5.1.1)输入/输出电容紧靠MOS管，缩短高电流路径。
5.1.2)Q3三极管需独立散热铜箔（SOT-89封装）。
5.2.BOM差异化管理：
5.2.1)24V 8A BOM 表输出方案：C7替换为470μF/35V电解电容，R15调整为18KΩ。
| 序号 | 标号 | 规格 | 封装 | 数量 | 描述 |
| 1 | U1 | CXSD62680 | SOP16 | 1 | 电源管理芯片 |
| 2 | U2 | CXAO42300 | SOP8 | 1 | 运放 |
| 3 | Q1,Q2 | 70N100 | TO-252 | 2 | MOS 管 |
| 4 | D1,D2,D3,D6,D5, D7 |
1N4148 | SOD-123 | 6 | 贴片二极管 |
| 5 | D4 | 11V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 11V 稳压管 |
| 6 | D9 | 12V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 12V 稳压管 |
| 7 | Q3 | 2SC2383 | SOT-89 | 1 | 贴片三极管 |
| 8 | L1 | 50uH | φ24 | 1 | 磁环铁硅铝外径 24mm |
| 9 | C1 | 100 uF/100V | φ10 | 1 | 电解电容 100 uF/100V |
| 10 | C7 | 470 uF/35V | φ10 | 1 | 电解电容 1000 uF/25V |
| 11 | C2 | 0.1 uF/100V | SMD1210 | 1 | 1210 贴片电容耐压 100V |
| 12 | C6 | 100pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 10% |
| 13 | C10 | 200pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 10% |
| 14 | C5,C11,C12 | 10nF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 15 | C8 | 1uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 16 | C3,C13,C4 | 1uF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 17 | C9 | 10uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 18 | R8 | 0.01Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 19 | R58 | 0.005Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 20 | R2 | 51K | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 21 | R6,R20,R23,R24,R26 | 10K | SMD0603 | 5 | 0603 贴片电阻 1% |
| 22 | R12 R4 | 2Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 23 | R33 | 0Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 24 | R1,R11 | 15Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 25 | R3 | 100Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 26 | R13 | 510Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 27 | R22 | 10K-NTC | SMD0805 | 1 | 10k-NTC,B=3950 |
| 28 | R28 R31 R18 | 1KΩ | SMD0603 | 3 | 0603 贴片电阻 1% |
| 29 | R15 | 18KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 30 | R27 R17 | 20KΩ | SMD0603 | 2 | 0603 贴片电阻 5% |
| 31 | R29 | 91KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 32 | R14 | 100KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 33 | R10 | 100KΩ | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 34 | R19 | 120KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 35 | R25 | 470K | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 36 | R16 | 4.7M | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 37 | R35 | 10Ω | SMD0805 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
5.2.2)CXSD62680-12V8A BOM 表
| 序号 | 标号 | 规格 | 封装 | 数量 | 描述 |
| 1 | U1 | CXSD62680 | SOP16 | 1 | 电源管理芯片 |
| 2 | U2 | CXAO42300 | SOP8 | 1 | 运放 |
| 3 | Q1,Q2 | 70N100 | TO-252 | 2 | MOS 管 |
| 4 | D1,D2,D3,D6,D5, D7 |
1N4148 | SOD-123 | 6 | 贴片二极管 |
| 5 | D4 | 11V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 11V 稳压管 |
| 6 | D8 | 15V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 15V 稳压管 |
| 7 | Q3 | 2SC2383 | SOT-89 | 1 | 贴片三极管 |
| 8 | L1 | 50uH | φ24 | 1 | 磁环铁硅铝外径 24mm |
| 9 | C1 | 100 uF/100V | φ10 | 1 | 电解电容 100 uF/100V |
| 10 | C7 | 1000 uF/25V | φ10 | 1 | 电解电容 1000 uF/25V |
| 11 | C2 | 0.1uF/100V | SMD1210 | 1 | 1210 贴片电容耐压 100V |
| 12 | C6 | 100pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 13 | C10 | 200pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 10% |
| 14 | C5,C11,C12 | 10nF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 15 | C8 | 1uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 16 | C3,C13,C4 | 1uF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 17 | C9 | 10uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 18 | R8 | 0.01Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 19 | R58 | 0.005Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 20 | R2 | 51K | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 21 | R6,R20,R23,R24,R26 | 10K | SMD0603 | 5 | 0603 贴片电阻 1% |
| 22 | R12 R4 | 2Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 23 | R33 | 0Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 24 | R1,R11 | 15Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 25 | R3 | 100Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 26 | R13 | 510Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 27 | R22 | 10K-NTC | SMD0805 | 1 | 10k-NTC,B=3950 |
| 28 | R28 R31 R18 | 1KΩ | SMD0603 | 3 | 0603 贴片电阻 1% |
| 29 | R35 | 0Ω | SMD0805 | 1 | 0805 贴片电阻 5% |
| 30 | R15 | 9.1KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 31 | R27 | 20KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 32 | R29 | 91KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 33 | R14 | 100KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 34 | R10 | 100KΩ | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 35 | R19 | 120KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 36 | R25 | 470K | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 37 | R16 | 4.7M | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 38 | R5 | 10Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
5.2.3)CXSD62680-5V8A BOM 表
| 序号 | 标号 | 规格 | 封装 | 数量 | 描述 |
| 1 | U1 | CXSD62680 | SOP16 | 1 | 电源管理芯片 |
| 2 | U2 | CXAO42300 | SOP8 | 1 | 运放 |
| 3 | Q1,Q2 | 70N100 | TO-252 | 2 | MOS 管 |
| 4 | D1,D2,D6,D5, | 1N4148 | SOD-123 | 5 | 贴片二极管 |
| D7 | |||||
| 5 | D4 | 11V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 11V 稳压管 |
| 6 | D8 | 6.2V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 6.2V 稳压管 |
| 7 | F1 | 10A | SMD2512 | 1 | 贴片保险丝 |
| 8 | Q3 | 2SC2383 | SOT-89 | 1 | 贴片三极管 |
| 9 | L1 | 50uH | φ24 | 1 | 磁环铁硅铝外径 24mm |
| 10 | C1 | 100 uF/100V | φ10 | 1 | 电解电容 100 uF/100V |
| 11 | C7 | 1000 uF/25V | φ10 | 1 | 电解电容 1000 uF/25V |
| 12 | C2 | 0.1 uF/100V | SMD1210 | 1 | 1210 贴片电容耐压 100V |
| 13 | C6 | 100pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 14 | C10 | 200pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 10% |
| 15 | C5,C11,C12 | 10nF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 16 | C8 | 1uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 17 | C3,C13,C4 | 1uF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 18 | C9 | 10uF | SMD0805 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 19 | R8 | 0.01Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 20 | R58 | 0.005Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片电阻 1% |
| 21 | R2 | 51K | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 22 | R6,R20,R23,R24, R26 |
10K | SMD0603 | 5 | 0603 贴片电阻 1% |
| 23 | R12 R4 | 2Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 24 | R33 | 0Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 25 | R1,R11 | 15Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 26 | R3 | 100Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 27 | R13 | 510Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 28 | R22 | 10K-NTC | SMD0805 | 1 | 10k-NTC,B=3950 |
| 29 | R28 R31 | 1KΩ | SMD0603 | 2 | 0603 贴片电阻 1% |
| 30 | R18 | 1.1KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 31 | R15 | 3.6KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 32 | R27 | 20KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 33 | R29 | 91KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 34 | R14 | 100KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 35 | R10 | 100KΩ | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 36 | R19 | 120KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 37 | R25 | 470K | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 38 | R16 | 4.7M | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
5.2.4)过流保护：R58（5mΩ采样电阻）必须选用1%精度2512封装。
5.3.元器件位图
5.3.1)Top 层位图图
5.3.2)Bottom 层位图
5.4.PCB 走线图
5.4.1)Top 层走线图图
5.4.2)Bottom 层走线图
六.方案原理图及工作原理描述
6.1.图 6-1. CXSD62680输出 5V/8A方案原理图
6.2.图 6-2. CXSD62680输出 12V/8A 方案原理图
6.2.图 6-3. CXSD62680输出 24V/8A方案原理图
结语：高可靠性电源设计的标杆
CXSD62680方案通过同步整流架构、宽电压自适应及模块化设计，解决了工业与车载环境中电压波动大、空间受限的痛点。其97%的转换效率与8A持续输出能力，为电动出行、绿色能源设备提供了经久耐用的电源基石。
*拓展建议：如需5V/24V定制输出或防震设计，可调整分压电阻并强化电感固定。*
