CXSD62682宽电压输入12V6A高效同步整流非隔离DC电源方案解析与应用
在当今高效能电源设计领域，非隔离DC-DC转换器因其高效率和紧凑结构备受青睐。CXSD62682宽电压输入12V6A高效同步整流非隔离DC电源方案，是一款专为宽电压输入环境设计的高性能电源解决方案。本文将深入解析该方案的技术特点、工作原理、设计要点及其广泛应用场景。
一、方案概述与技术特性
该电源方案采用双层PCB板设计，尺寸仅为33.8mm × 20.8mm × 13mm，极具空间优势。其输入电压范围宽广，标准支持20V至90V，还可根据客户需求定制更宽输入范围。输出电压稳定在12V，最大输出电流达6A，最高效率可达95%，适用于高温工作环境（-40℃至125℃），具备过流、短路、过温等多重保护功能，并可定制使能控制线，灵活性极高。
二、应用领域
该方案广泛应用于以下场景：
2.1.电动摩托车/自行车转换器
2.2.便携式移动设备供电
2.3.工业控制系统电源
2.4.LED显示屏驱动电源
2.5.其他需高效、紧凑电源方案的设备
三、效率表现
根据实测数据，该方案在输出12V时，效率随负载电流变化曲线平滑稳定。在轻载至满载范围内（0A至6A），效率始终保持在92%以上，峰值效率可达95%，且为板上效率，不包含线损，实际应用中表现优异。
四、BUCK拓扑与同步整流原理
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。
本方案采用同步整流BUCK拓扑结构，通过使用MOS管替代传统快恢复二极管，显著提升转换效率。其中，
Q1为高端开关管，Q2为同步整流管，由互补带死区控制的PWM信号（H0、L0）驱动。当H0为高电平时，Q1
导通，输入电压对电感L充电并为负载供电；H0为低电平时，电感电流续流，Q2同步导通，完成能量传递。
五、工作原理与关键参数设定
5.1. 启动过程:
输入电源通过R2电阻为芯片VIN引脚供电，启动后由输出电压通过D4反馈至VCC，实现自供电。
输入电源通过 R2 电阻到 VIN 引脚（1 脚）快速启动并给 VCC 提供供电，芯片开始正常工作，
输出 PWM，同时输出电压建立起来，输出电压通过 D4 二极管反馈给芯片的 VCC 供电。
5.2. 开关频率设定
通过RI引脚与GND之间的电阻设定开关频率，公式为：
例如,RI=43KΩ，开关频率 Fosc =6150/82=75 KHz。
5.3. 死区时间设定
芯片 DT 管脚和 GND 之间连接一个电阻来设置死区时，通过DT引脚电阻设定死区时间，具体死区值可以由以下公式决定：
例如，RT=51KΩ时，死区时间 DT =5*51=255 nS。
5.4. 输出电压设定
CXSD62682 的输出电压由 FB 引脚上的两个分压电阻进行设定，内部误差放大器基准电压为 1.3V，如图 6-1
所示，具体输出电压可以由以下公式决定：
如需设置输出电压到 13V，R19=9.1KΩ，R17=1KΩ时，输出电压 Vout=（1+9.1/1）*1.3V=13.1V。
5.5. 峰值电流限制
由RS1电阻设定峰值电流，公式为：
例如，RS1=15mR，则 Ipeak =0.19/0.015=12.6A。
5.6. 输出电感选择
式中 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%。
如输出 6A，Iripple=1.8A，Vin=90V，Vout=13V，Fs=143KHz，L=13*(90-13)/(90*143*1000*1.8)=43uH。
建议Iripple不超过最大输出电流的30%。
六、PCB设计与元器件选型
该方案采用双层PCB布局，Top层与Bottom层均优化走线，减少寄生参数影响。关键元器件选型如下：
6.1.输入/输出电容：需选择高频低ESR电容，如C1（47μF/100V）和C6（470μF/25V）。
C1 为输入电容，C6 为输出电容，这 2 个电容特性对整机的转换效率有明显影响，所以要选择高频低内
阻的电容，以提高效率。
6.2.MOS管：Q1、Q2应选用低内阻、低结电容的MOS管，以降低开关损耗。
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。
6.3.功率电感：建议选用磁环铁硅铝材质，如L1=47μH，确保高效率与低温升。
电感的选取可根据下式公式：
式中：
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%。
七、BOM表与供应商建议
方案所需元器件清单详见BOM表，包括CXSD62682主控芯片、二极管、电容、电阻等。建议选择知名供应商的元件，以保证系统可靠性与一致性。
八、方案 PCB
8.1.元器件位图
九.方案原理图及工作原理描述
总结
CXSD62682电源方案以其高效率、宽电压输入、多重保护功能和紧凑设计，成为工业、车载、便携设备等领域的理想选择。通过合理的参数配置与元器件选型，可进一步优化性能，满足多样化应用需求。
