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100V、72V、60V、48V 输入降压 5V/12V 怎么选?诚芯微 CX8903 内置 MOS 方案详解

09/09 11:12
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电动车想在路上给手机充电、工业设备要直接吃 100V 级输入再降压给控制板供电,这类高压输入转低压的设计这几年越来越多。拿最常见的电动车手机充电器来说:电瓶 48V/60V,跑起来电压能到 60–80V,手机充电只要 5V/9V/12V、1–3A,两头电压对不上,中间必须有一颗耐压 100V 起步的降压芯片先把电压匹配下来,再接协议芯片输出快充。这类设计第一道坎是芯片耐压:管子耐压不够,输入端一个浪涌就可能击穿;耐压够了,还要看内置还是外置 MOS、待机功耗高不高、短路之后是不是非得整机断电才能恢复。诚芯微 CX8903 主要就是为解决这几个问题做的:输入 10–100V、内置 100V MOS、输出 3A,一颗料把主回路搭完,下面把性能和保护机制拆开讲。

先看定位:3A 以内、要省外围的 100V 降压芯片

CX8903 是一款宽输入的内置 MOS 降压转换器:输入 10–100V,内置一颗 100V/90mΩ 的 N-MOSFET,输出电流 3A,SOP-8L 封装。输出电压靠 FB 引脚外接两颗分压电阻设定,5V、12V 这类常用档位直接配得出来。外围元件很少——一颗电感、几颗电容加两颗电阻基本就是全部,48V/60V/72V 电池系统或者 100V 工业输入要转低压,这一颗就能把降压主回路搭完。

控制与效率:固定 100kHz PWM,轻载自动跳周期

控制上,CX8903 用固定 100kHz 的 PWM,环路简单、外围好配;轻载时芯片自动进入跳周期模式,按负载需要间歇开关,避免小电流下效率往下掉。内置 MOS 导通电阻 90mΩ,对这个电流档留了余量,发热可控;加上使能脚关断功能,待机时整路几乎零功耗,靠电池常供电的设备很适用。

保护机制:短路打嗝自动恢复,不用断电重启

保护是这颗料做得比较全的地方,挑三点说。一是输出短路打嗝保护:输出过流或短路时芯片先关断,隔一小段时间自动试探重启一次,短路没解除就继续打嗝;等故障移除,输出自己就恢复,不需要整机断电再上电——这对现场设备很关键,检修时短路负载拿开就能接着跑。二是逐周期限流,每个开关周期都检测电流,异常立即限制,不让功率管长时间硬扛。三是过温保护加内置软启动,上电冲击和高温环境都有兜底,系统可靠性有保障。

封装与外围:SOP-8L,布板空间紧张也能放

SOP-8L 是小封装里比较常规的尺寸,采购和贴片都顺;外围器件少,对布板空间紧张的小型化供电很友好。改输出档位也省事:调整 FB 引脚两颗分压电阻的比例,输出就能从 5V 切到 12V,一个板子兼容多种机型。

用在哪儿:电动车手机快充、辅助供电与工业宽压场景

实际项目里,CX8903 常出现在这几个位置:电动两轮车的报警器电源、转换器辅助供电;工业侧的非隔离 PoE、IP 摄像头逆变器控制电路。100V 转 5V 给 USB 口、转 12V 给控制板,都在它的工作范围内。

增长比较快的一类应用是电动车手机充电器——把电瓶充电口转成 USB 快充口,直接给手机、平板充电。电动车电瓶常见 48V/60V,运行电压能到 60–80V,而手机充电只需要 5V/9V/12V、1–3A,中间得靠高耐压降压芯片把电压匹配下来,再接 QC/PD 协议芯片输出快充。诚芯微官网有这套电动车手机快充方案:CX8903/CX8901X 降压加协议芯片,参考输出 5V/3A 至 20V/3.25A(约 65W),支持 QC3.0、PD 等主流协议,手机端能正常识别快充;其中 CX8903 输出可设 5V/9V/12V、单口 3A,做这类转接头的降压前级刚好够用。

同系列选型:3A 不够用,100V 降压芯片还有两条更大的路

如果项目电流超过 3A,同为 100V 降压芯片,诚芯微还有两条路可选:要内置 MOS、外围省,看 10A 的 CX8806(ESOP-8);要 10A 大电流还追求效率,看同步降压 CX8801(9–100V、外置双 NMOS、MSOP10、峰值效率 96%)。输入可能冲到 120V 的场合,用 CX8901X(10–120V、外置 MOS、10A 以上,官网有 12V/10A、120W 输出的参考案例)。家族速查如下,参数以官网规格书为准:

型号 输入范围 同步/异步 MOS 输出电流 封装 一句话定位
CX8903 10–100V 异步 内置 100V/90mΩ 3A SOP-8L 本文主角,中功率可调输出
CX8806 9–100V 异步 内置 MOS 10A ESOP-8 内置 MOS 的 10A 大电流方案
CX8801 9–100V 同步 外置双 NMOS 10A MSOP10 同步 10A,峰值效率 96%
CX8802 9–100V 异步 内置 MOS 1A ESOP-8 小电流支路供电
CX8901X 10–120V 异步 外置 MOS 10A 以上 ESOP-8L 超宽压 120V,12V/10A 120W 参考

100V 降压芯片选型,3A 以内、要省外围,先看 CX8903;电流上到 10A 或输入可能到 120V,再看 CX8806、CX8801、CX8901X。诚芯微 100V 降压系列均支持样品申请,规格书可在官网产品中心下载,电源选型工程师按输入输出需求留言,原厂直接对接。

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深圳市诚芯微科技有限公司是一家专注于高性能模拟及数模混合集成电路研发、设计及销售为一体的国家高新技术企业、深圳市“专精特新”中小企业、专精特新“小巨人”企业。主要致力于为客户提供安全、稳定、可靠的基于消费类电子、汽车电子和工业应用易于使用的电源管理解决方案。 诚芯微科技有限公司成立于2009年,总部位于中国深圳,在江苏无锡设有研发中心。公司核心研发团队拥有15+年电源管理芯片设计、研发和生产测试经验。公司打造了以高精度、低功耗、高效能、高可靠性为特点的多品类电源管理芯片,已成功导入中兴、TCL、Lenovo、小米、立讯精密、贝尔金、飞利浦、ANKER、BYD、CE-LINK等国内外知名企业并建立战略合作关系。产品广泛应用于汽车电子、智能手机、智能家居、安防监控、智能物联、通信设备、电动工具、小功率储能等众多领域。