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CX8903高耐压DC-DC:10–100V 输入 3A 输出,48V-90V 转 5V/9V/12V 实测数据与选型要点

09/29 08:32
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为什么写这篇实测笔记

参数表看完,真正决定项目能不能用的是上板之后的那几组数:满载效率、输出纹波、壳温能不能扛住、短路之后能不能自己恢复。前面该算的电感、占空比、损耗那几笔账已经算过,这篇把诚芯微 CX8903 在 20W Demo 板上跑出来的实测数据摊开,再补上 BOM 和布线建议,供做电源的同行直接对照。

先定架构:异步 Buck,续流二极管不能省

CX8903 是高压异步降压控制器,内部只集成高压侧 N-MOS,关断期间靠外部肖特基二极管续流。所以它不是同步整流,BOM 里一定有一颗续流二极管,位号、焊盘和散热都要留好。好处是外围直接:一颗电感、一颗肖特基、几颗电容电阻,就能把 48V/60V/72V 降到 5V 或 12V。

核心参数速查

参数项 典型值
输入电压范围 10–100V
输出电流能力 3A
内置功率管 100V / 90mΩ N-MOS
开关频率 100kHz 固定 PWM,轻载跳周期
FB 基准电压 1.25V
静态电流 2mA(EN > 2.8V)
关断电流 < 10μA(EN < 1V)
过温保护 140℃
封装 SOP-8L

保护机制

保护项 工作方式
过流保护 OCP IS 引脚采样,实测 5V 输出约 3.59–3.85A
短路保护 SCP 打嗝模式,故障移除后自动恢复
过温保护 OTP 140℃ 触发,回滞后恢复
EN 关断 EN < 1V 时关断电流 < 10μA

效率:输入越高,效率越低

PD20W Demo 板,输出 5V/3A、9V/2.22A、12V/1.67A,板端实测效率如下:

输出电压 12V 输入 24V 输入 48V 输入 72V 输入 90V 输入
5V / 3A 89.38% 87.74% 84.72% 83.53% 78.32%
9V / 2.22A — 92.79% 89.98% 86.71% 84.11%
12V / 1.67A — 94.17% 90.86% 87.79% 85.27%

规律很直白:输入电压越高、压差越大,效率越低。电动车这类宽范围输入的产品,热预算要按最差电压算,不能只看 48V 那一点。

纹波:满载 92–144mV

输出电压 24V 输入 48V 输入 72V 输入 90V 输入
5V / 3A 92mV 104mV 108mV 112mV
9V / 2.22A 104mV 128mV 136mV 140mV
12V / 1.67A 92mV 124mV 132mV 144mV

纹波全部在 200mV 设计目标以内。100kHz 下 ESR 比容量更要紧,要再压低优先换低 ESR 电容,而不是盲目加容量。

温升:90V 满载时,壳温 131.9℃

器件 24V 48V 72V 84V 90V
CX8903 95.7℃ 99.5℃ 116.7℃ 126.8℃ 131.9℃
磁环电感 98.9℃ 102.9℃ 114.1℃ 119.8℃ 123.5℃
续流肖特基 CX10100LCS 98.1℃ 102.7℃ 113.8℃ 119.3℃ 123.2℃

这是整篇最需要留意的数。90V 输入、5V/3A 满载,CX8903 壳温到 131.9℃,离 140℃ 过温保护只剩 8 度。48V 以内输入时温度在 100℃ 以下,比较从容;超过 72V 又拉满 3A,必须把散热做足——芯片底部开 3–5 个 φ0.8–1.0 过孔、铜箔露铜、二极管焊盘露铜,一项都别省。产品化前按最高输入电压加满载做一次热验证。

待机、启动、OCP 与动态响应

待机:EN=1 时约 1.87–2.49mA,EN=0 时约 5μA。长期挂电池的设备用 EN 脚关断,静态损耗几乎可以忽略。

启动时间:12V 输入空载 5.68ms、满载 6.74ms;90V 输入空载 5.08ms、满载 5.46ms。

OCP:5V 输出约 3.59–3.85A,短路后打嗝,故障移除自动恢复。

动态响应:0.05A–3A 阶跃、带 0.5m Type-C 线,5V 输出跌落约 4.68–5.24V,车载 GPS 和 4G 模组发射脉冲时可以据此判断会不会掉压重启。

BOM 与 11 条布线建议

位置 规格 说明
U1 CX8903,SOP-8L 降压控制器
U2 318,SOP-8 协议芯片(无限流协议)
D1 CX10100LCS,100V/10A,TO-252/TO-277 续流肖特基,不可省
L1 100μH ±6% / 7A,铁硅铝磁环,线径 0.7mm 功率电感
C1 / C2 47μF/100V + 1μF/100V X7R 1206 输入滤波,C2 不可省
C7 470μF/25V 铝电解(ESR ≈ 0.15Ω) 输出滤波
C9 + R9 1nF/100V + 10Ω/0805 RC 吸收,不可省
R3 40mΩ ±1% 合金电阻,1206 电流采样
R4 / R5 100kΩ / 33kΩ,1% FB 分压,输出 5V

布线 11 条建议(Demo 板实测能跑满 20W 的前提):

VIN、SW、IS、输出走线短而宽。

R3 采样电阻一端焊盘尽量靠近 IS 引脚。

COMP、FB 远离开关节点。

COMP、FB 元器件 GND 靠近芯片第 8 脚地。

C2 靠近第 5 脚 VIN,不可省。

C5、R11 靠近 SW、BST,距离 2–5mm 以内。

FB 上偏取样线接到输出电容后端。

COMP、FB 与 SW 取样线不要走电感两引脚。

U1 散热:IS 到 R3 之间露铜、芯片底部 3–5 个 φ0.8–1.0 过孔、GND 端口旁露铜。

D1 焊盘旁做铜箔露铜散热。

C9、R9 RC 吸收不可省。

常见问题排查

现象 排查点
上电无输出 EN 是否 > 2.8V、VIN 是否欠压、FB 是否接近 1.25V
OCP 点偏低 R3 是否靠近 IS 引脚,阻值与精度是否对
输出不稳、带载差 COMP/FB 是否与 SW 耦合,GND 是否回到第 8 脚
纹波偏大 输出电容 ESR 是否偏高,电感是否按最高档计算
高温过温保护 高压差满载下散热是否做足,必要时降额

100V 降压系列怎么选

型号 输入范围 架构 输出电流 封装
CX8903 10–100V 异步,内置 MOS 3A SOP-8L
CX8810 9–100V 同步,内置双 NMOS 10mΩ 4A QFN20 5×5
CX8801 9–100V 同步,外置双 NMOS 10A MSOP10
CX8806 9–100V 异步,内置 MOS 10A MSOP10
CX8901X 10–120V 异步,外置 MOS 10A 以上 ESOP-8L

3A 以内要省外围,CX8903 是合适的起点;电流上到 4A 又要效率,看 CX8810;10A 以上或者输入可能冲到 120V,再往外置 MOS 方向走。

结语

这篇把 CX8903 上板后的实测表现整理了一遍,数据来自 PD20W Demo 板,测试条件为板端、恒温箱 27–30℃ 环境。设计高压降压时,效率、纹波、温升和保护这几组数比参数表更能说明问题,尤其是 90V 满载时 131.9℃ 这个点,做散热预算时一定要算进去。

完整规格书、参考设计和样片申请,去诚芯微官网 www.cxwic.com。写给做电源的工程师。

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