CXSD62679同步降压转换器方案：12V/24V20A宽电压输入非隔离DC-DC电源设计详解
在工业电源、电动车辆和便携设备等领域，高效、稳定的DC-DC电源转换方案至关重要。本文将详细介绍基于CXSD62679芯片的同步降压转换器方案，该方案支持宽电压输入（30V–90V），可输出12V或24V电压，最大电流达20A，效率高达97%，适用于多种高功率应用场景。
一、方案概述与特性
本方案采用双层PCB设计，尺寸为69mm × 53mm × 22mm，结构紧凑，适用于空间受限的应用环境。其核心特点包括：
1.1.宽输入电压范围：30V–90V，支持定制更宽范围；
1.2.双输出电压：12V与24V可选，最大输出电流20A；
1.4.多重保护：具备温度保护、输出恒流控制功能；
1.5.可定制功能：支持对13.8V铅酸电池和12.6V锂电池充电，可选使能控制线。
1.6.基于本方案的参考电源模块图片
二、应用领域
2.1.电动摩托车/自行车转换器
2.2.便携式移动设备
2.3.工业电源系统
2.4.LED显示屏供电
2.5.风力发电充电系统
三、效率性能分析
根据实测数据，该方案在不同输入电压下均表现出色。以12V输出为例，效率曲线显示在36V、48V、60V、72V和84V输入下，效率均保持在93%以上，峰值可达97%。高效率得益于同步整流BUCK拓扑结构和优质元器件的选用。
四、BUCK 拓扑结构与工作原理
本方案采用同步整流BUCK拓扑，使用两个MOS管（Q1和Q2）分别作为高端开关和同步整流管。控制器通过
HO和LO信号驱动MOS管，实现高效能量转换。电感L和输出电容C共同滤波，确保输出电压稳定。
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。
4.1.启动过程：
输入电源通过电阻R3对VCC引脚电容充电，电压达到16V后芯片启动，输出电压通过二极管D3反馈至VDD引脚，实现自供电和稳定输出。
输入电源通过 R3 电阻对 VCC 引 脚（ 12 脚）的外接电容开始充电，当 VCC 引脚上的电容电压充电到 16V以上时，芯片开始正常工作，开启振荡器、PWM 模块及反馈处理电路，输出电压上升，输出电压通过 D3二极管反馈给芯片的 VDD 供电，从而达到一直稳定输出。
4.2.输出电压调节：
通过电阻分压网络（R15和R18）反馈至F8引脚，内部基准电压为1.2V，输出电压公式为：
例如，R15=9.1kΩ，R18=1kΩ时，输出为12.12V。
4.3.输出电流设定：
输出电流大小可通过调节运放电阻 R29 阻值，通过运放电路和采样电阻R58（0.002Ω）实现电流检测，
输出电流与该电阻的关系式是：
设定R29=100kΩ，R31=1kΩ，可得Io≈24A。
五、PCB设计与元器件选型
5.1.PCB布局：
采用双层板设计，Top层和Bottom层布局合理，功率路径短，干扰小，散热良好。
5.1.1)元器件位图
5.1.2)PCB 走线图
5.2.关键元器件选型：
5.2.1)输入电容以及输出电容：输入电容（C1、C2、C16）和输出电容（C7、C17）需选用高频低ESR类型，以提升效率和响应速度；
C7、C8、C17 为输出电容，C1、C2、C16 为输入电容，这 6 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。
5.2.2)开关MOS管：Q1和Q2应选择低内阻、低结电容的型号，如130N100，以减少开关损耗和尖峰；
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。
5.2.3)功率电感：选用47μH铁硅铝磁环电感，外径32mm，满足高电流需求，纹波电流控制在输出电流的30%以内。
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%。
六、BOM清单与版本差异
方案提供12V和24V两种版本的BOM表，主要差异在于输出电压相关元件（如分压电阻、稳压管和输出电容）。例如，24V版本中R15为18kΩ，输出电容耐压更高（35V），稳压管D10为12V。
6.1.CXSD62679-12V20ABOM 表
| 序号 | 标号 | 规格 | 封装 | 数量 | 描述 |
| 1 | U1 | CXSD62679 | SOP16 | 1 | 电源管理芯片 |
| 2 | U2 | CXAO42300 | SOP8 | 1 | 运放 |
| 3 | Q1,Q2 | 130N100 | 263 | 2 | MOS 管 |
| 4 | D1,D3, D5, D7，D6 |
1N4148 | SOD-123 | 5 | 贴片二极管 |
| 5 | D4 | 20V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 20V 稳压管 |
| 6 | D2 | FR107 | SMB | 1 | 贴片二极管 |
| 7 | D8 | 15V 稳压管 | SMB | 1 | 15V 稳压管 |
| 8 | F1 | 10A | SMD2512 | 1 | 贴片保险丝 |
| 9 | L1 | 47uH | φ32 | 1 | 磁环铁硅铝外径 32mm |
| 10 | C1,C16 | 100 uF/100V | φ10 | 2 | 电解电容 100 uF/100V |
| 11 | C7,C17 | 1000 uF/25V | φ10 | 2 | 电解电容 1000 uF/25V |
| 12 | C20 | 22uF/25V | φ5 | 1 | 电解电容 22uF/25V |
| 13 | C2 | 0.1uF/100V | SMD1210 | 1 | 1210 贴片电容耐压 100V |
| 14 | C6 | 100pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 15 | C10 | 200pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 16 | C11,C12,C19 | 10nF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 17 | C8,C9 | 1uF | SMD0805 | 2 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 18 | C3,C4,C13 | 1uF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 19 | R58 | 0.002Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片功率电阻 1% |
| 20 | R8 | 0.005Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片功率电阻 1% |
| 21 | R3 | 75K | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 22 | R4,R12 | 2Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 23 | R14 | 10Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 24 | R32 | 0Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 25 | R1,R11 | 15Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 26 | R5 | 51Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 27 | R22 | 10K-NTC | SMD0805 | 1 | 10k-NTC,B=3950 |
| 28 | R6,R20,R23,R24, R26 |
10KΩ | SMD0603 | 5 | 0805 贴片电阻 1% |
| 29 | R14,R27 | 20KΩ | SMD0603 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 30 | R18,R28,R31 | 1KΩ | SMD0603 | 3 | 0603 贴片电阻 1% |
| 31 | R19 | 120KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 32 | R13 | 1.5KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 33 | R15 | 9.1KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 34 | R29 | 100KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 35 | R10 | 100KΩ | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 36 | R25 | 470KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 37 | R16 | 4.7M | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 38 | D10 | 0Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 序号 | 标号 | 规格 | 封装 | 数量 | 描述 |
| 1 | U1 | CXSD62679 | SOP16 | 1 | 电源管理芯片 |
| 2 | U2 | CXAO42300 | SOP8 | 1 | 运放 |
| 3 | Q1,Q2 | 130N100 | 263 | 2 | MOS 管 |
| 4 | D1,D3, D5,D7，D6 | 1N4148 | SOD-123 | 5 | 贴片二极管 |
| 5 | D4 | 20V 稳压管 | SOD-123 | 1 | 20V 稳压管 |
| 6 | D2 | FR107 | SMB | 1 | 贴片二极管 |
| 7 | D10 | 12V | SOD-123 | 1 | 12V 稳压管 |
| 8 | F1 | 10A | SMD2512 | 1 | 贴片保险丝 |
| 9 | L1 | 47uH | φ32 | 1 | 磁环铁硅铝外径 32mm |
| 10 | C1,C16 | 100 uF/100V | φ10 | 2 | 电解电容 100 uF/100V |
| 11 | C7,C17 | 470 uF/35V | φ10 | 2 | 电解电容 470uF/35V |
| 12 | C20 | 22uF/25V | φ5 | 1 | 电解电容 22uF/25V |
| 13 | C2 | 1 uF/100V | SMD1210 | 1 | 1210 贴片电容耐压 100V |
| 14 | C6 | 100pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 15 | C10 | 200pF | SMD0603 | 1 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 16 | C11,C12,C19 | 10nF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 17 | C8,C9 | 1uF | SMD0805 | 2 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 18 | C3,C4,C13 | 1uF | SMD0603 | 3 | 贴片电容耐压 25V 20% |
| 19 | R58 | 0.002Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片功率电阻 1% |
| 20 | R8 | 0.005Ω | SMD2512 | 1 | 2512 贴片功率电阻 1% |
| 21 | R3 | 75K | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 22 | R4,R12 | 2Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 23 | R14 | 10Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 24 | R32 | 0Ω | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 25 | R1,R11 | 15Ω | SMD0805 | 2 | 0805 贴片电阻 5% |
| 26 | R5 | 51Ω | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 27 | R22 | 10K-NTC | SMD0805 | 1 | 10k-NTC,B=3950 |
| 28 | R6,R20,R23,R24,R26 | 10KΩ | SMD0603 | 5 | 0805 贴片电阻 1% |
| 29 | R14,R27,R17 | 20KΩ | SMD0603 | 3 | 0805 贴片电阻 5% |
| 30 | R18,R28,R31 | 1KΩ | SMD0603 | 3 | 0603 贴片电阻 1% |
| 31 | R19 | 120KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 32 | R13 | 1.5KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 33 | R15 | 18KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 34 | R29 | 100KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
| 35 | R10 | 100KΩ | SMD1206 | 1 | 1206 贴片电阻 5% |
| 36 | R25 | 470KΩ | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 5% |
| 37 | R16 | 4.7M | SMD0603 | 1 | 0603 贴片电阻 1% |
七、调试与优化建议
7.1.若MOS管开关尖峰过大，可增大门极电阻；
7.2.输出电容应尽量靠近负载，减少环路干扰；
7.3.建议使用热风枪焊接功率元件，确保焊接质量。
八、方案原理图及工作原理描述
8.1 CXSD62679输出 12V/20A方案原理图
结语
CXSD62679同步降压转换器方案以其高效率、宽电压输入和灵活的可定制性，成为工业与消费电子电源设计的理想选择。通过合理的元器件选型和PCB布局，可进一步提升系统性能与可靠性，满足多种高功率应用需求
