在现代电子设备与工业系统中，高效、稳定的电源转换方案是实现系统可靠运行的核心。CXSU63303 宽输入电压非隔离升降压DC电源方案，以其出色的性能指标和广泛的应用适应性，成为众多工程师的首选。本文将深入解析该方案的技术特点、工作原理、关键元器件选型以及实际应用场景，为读者提供全面的技术参考。
一、方案概述与技术特性
CXSU63303 是一款基于四开关 Buck-Boost 拓扑的高效DC-DC转换器方案，支持宽输入电压范围（9V–35V，可定制扩展），固定输出14.6V/10A，最高效率可达96%。该方案采用双层PCB设计（尺寸69mm × 53mm × 23mm），具备输出恒流控制、过温保护、短路保护等多重保护功能，适用于-30℃至65℃的宽温工作环境。
其高效率、高可靠性以及紧凑的结构设计，使其特别适合对空间和效率有严格要求的应用场景。
二、应用领域
该电源方案广泛适用于以下领域：
2.1.移动储能设备：如户外电源、便携式充电站；
2.2.电动自行车转换器：提供稳定的辅助电源；
2.3.模拟/数字系统：工业控制、数据采集设备；
2.4.电信电源系统：基站备用电源、通信模块供电；
2.5.便携式移动设备：医疗设备、无人机电源管理系统；
2.6.逆变器系统：太阳能逆变器、车载逆变器等。
三、效率性能分析
CXSU63303 在12V和24V输入电压下的效率曲线显示，其效率在带载电流从0A至10A范围内均保持在90%以上，峰值效率可达96%。轻载时系统自动进入节能模式，进一步降低功耗，提升系统整体能效。
四、四开关 Buck-Boost 拓扑原理
Q1、Q2 两个驱动信号是互补并带有死区时间控制的 PWM；Q3、Q4为升压MOS管，Q4为同步整流
MOS 管，Q1、Q2 两个驱动信号是互补并带有死区时间控制的 PWM。L 为储能电感，R为负载电阻，
C 为输出端电容。降压时，Q1、Q2 的两个 PWM 的占空比由电压电流环控制，Q3、Q4的两个PWM
固定输出。升压时，Q1、Q2 的两个 PWM 固定，Q3、Q4 的两个PWM的占空比由电压电流环控制。
在输入电压变化时可实现降压和升压自动无缝衔接。输出轻载时，Q4自动关闭，彻底防止倒流。
该方案采用四开关 Buck-Boost 拓扑结构，由Q1、Q2（降压MOS管）和Q3、Q4（升压MOS管）组成，配合同步整流技术实现高效能量转换。系统根据输入电压与输出电压的关系自动切换降压或升压模式，实现无缝衔接。轻载时，右桥臂上管自动关闭，防止电流倒流，提升系统安全性。
五、PWM调制与输出设定
CXSU63303根据输入和输出电压的具体关系和不同负载条件自动工作在降压或升压状态。上下管PWM
互补实现同步续流。降压时，左桥臂PWM的占空比由电压电流环控制，右桥臂固定输出。升压时，左桥臂固
定，右桥臂 PWM 的占空比由电压电流环控制。在输入电压变化时可实现降压和升压自动无缝衔接。输出轻
载时，右桥臂上管自动关闭，彻底防止倒流。
CXSU63303 通过智能PWM调制技术，实现降压与升压模式的自动切换。输出电压通过VOUTFB引脚的分压电阻设定，基准电压为1.36V。例如，设置R1=10kΩ、R2=1kΩ时可得到14.96V输出。输出电流则通过外部差分放大器电路与采样电阻实现精确控制。
5.2.输出电压调节
CXSU63303 的输出电压由 VOUTFB 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
1.36V，如图 6.2 所示，输出电压 Vout=（1+R1/R2）*1.36V，如需设置输出电压到 14.96V，可设定
R1 为 10K，R2 为1K，输出电压 Vout=（1+10/1）*1.36V=14.96V。
5.3.输出电流设定
CXSU63303是通过引脚 2、3和内部运算放大器组成差分放大器实现对输出电流信号的处理。内部放大
器的结构如图6.3所示，反馈电阻为200K：10K。一般应用场合里，图中两个R0是芯片外部需要放置的电阻，
阻值必须相等。对于分流电阻采样的应用，一般建议接100Ω—2KΩ的外部电阻。Co为信号滤波电容，和Ro
形成一阶RC滤波，最终的放大倍数为R4/(R3+R0)。
六、关键元器件选型建议
6.1. 输出电容：
输出电容 Co 用来对输出电压进行滤波，使 DC-DC 降压器输出比较平稳的直流电提供给负载，选取该电
容时尽可能选取低 ESR 的电容，选取电容值的大小主要由输出电压的纹波要求决定，应选择低ESR的电解电容
或固态电容，以抑制输出电压纹波。纹波电压计算公式为：
6.2.开关MOS管：需选择导通电阻小、结电容低的MOS管，以提升转换效率并减少开关噪声。
Q1、Q2、Q3、Q4这4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：在降压和升压模式下，电感值需根据输入输出电压、开关频率和电流纹波综合计算，通常建议纹波电流不超过最大输出电流的30%。
CXSU63303 开关频率固定，电感的取值直接影响转换器的工作，会影响到电感电流的纹波。
降压模式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%。
升压模式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，Vdiode 是同步整流 MOS 管导通压差，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、PCB设计与BOM清单
该方案采用双层PCB布局，Top层与Bottom层走线清晰，功率路径短，EMI性能优良。BOM表中列出了所有关键元器件，包括CXSU63303主控芯片、AP90N04K MOS管、47μH储能电感、多种规格的电容和电阻等，均为常见封装，便于采购与替换。
7.1.元器件位图
7.2.PCB 走线图
7.3.方案板元器件CXSU63303-14.6V10A BOM列表
八、方案原理图及工作原理描述
九、总结
CXSU63303 宽输入电压非隔离升降压DC电源方案，以其高效率、宽输入范围、多重保护机制和紧凑的设计，成为工业、通信、消费电子等领域的理想电源解决方案。无论是用于移动储能系统还是工业控制设备，该方案都能提供稳定、高效的电能转换支持，助力系统性能提升与能耗降低。
