小归小，本事还不小（GM6403同步降压电源）

云深无际

发布于 2026-02-04 14:14:49

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共模的电源做的很不错，我陆陆续续的写了不少，然后最近我们再补充一些内容（最近写信号链写的都少了电源了）：

嘿，这次我们来写GM6403

共模出料的的做法是一颗覆盖一圈，比如可替代TI的LMZM33603、LMZM33602。（没办法这些芯片都很喜欢)

然后P2P的是这些型号

可以看一下这个封装，很不一样

电源芯片呢，我们一般是就看输入和输出，以及噪声情况，那作为一个严谨的信号er，除了向大家展示这颗料的优美之处之余也要学习一些相关知识：

我一眼就看到了这个同步，所以同步是什么意思？

这里的“同步（Synchronous）”，指的是同步降压（Synchronous Buck）拓扑。

同步 = 用 MOSFET 主动代替二极管来续流，目的是提高效率、降低发热、改善轻载与动态性能

先从“非同步 Buck”说起（最传统的）

最原始、最直观的降压 Buck 是这样的结构：

VIN ── MOSFET ── L ── VOUT
              |
            二极管
              |
             GND

MOSFET 打开：VIN → MOSFET → 电感 → 负载

MOSFET 关断：电感电流不能突变，只能通过 二极管 继续流向负载（这叫“续流”）

致命问题

二极管有 正向压降 VF：肖特基也要 ~0.3–0.5 V，功耗 = I × VF

我举个一看就皱眉的例子：3 A × 0.5 V = 1.5 W，这 1.5 W 全部变成热；在低压大电流系统里（5 V、3.3 V、1.8 V），这是完全不能接受的。

同步 Buck：把二极管“换成受控 MOSFET”

同步 Buck 的核心变化只有一句话：

用一个 低侧 MOSFET，在合适的时机 主动导通，代替二极管续流

结构变成：

VIN ── 高侧 MOSFET ──┐
                      ├── L ── VOUT
GND ── 低侧 MOSFET ──┘

这就是 GM6403 这种芯片内部的真实结构（只是都集成在模块里）。

你看，我说的差不多

同步 Buck 的“同步”到底同步了什么？

同步的是两个 MOSFET 的开关时序

高侧 MOSFET：负责把 VIN 接到电感

低侧 MOSFET：负责在高侧关断后，同步导通来接地续流

两个MOS绝对不能两个同时开（否则 VIN 直接短路到 GND），中间必须有 死区时间（dead time），这个“同步控制”完全由芯片内部完成，外部你什么都不用管（享受科技人生！）

为什么同步 Buck 效率能高这么多？

非同步（肖特基二极管）

P_loss ≈ I × VF

同步（MOSFET）

P_loss ≈ I² × RDS(on)

假设：I = 3 A，二极管 VF = 0.4 V，MOSFET RDS(on) = 20 mΩ

计算一下：

二极管：3 × 0.4 = 1.2 W

MOSFET：3² × 0.02 = 0.18 W

差了将近 7 倍

这就是为什么：3A 以上，5V 以下，高效率电源几乎清一色都是同步 Buck

这是数据手册里面的结果

同步 Buck 带来的“额外能力”

可以“吸电流”（反向电流）

同步 Buck 的低侧是 MOSFET，不是二极管：当负载突然减小或输出被外部源拉高；低侧 MOSFET 可以允许电感电流变成负值，及时把能量 从 VOUT 回灌到 VIN

这带来两个好处：输出不会“飘高”动态响应更好（在模拟/ADC 供电里会非常喜欢）

轻载时的模式选择

同步 Buck 必须配合控制策略，否则轻载会很浪费。

所以 GM6403 才分成两种版本：

GM6403（FPWM / 强制连续）

不管轻载还是重载都保持同步 MOSFET 正常切换，优点是频谱固定，纹波小，好预测 EMI，缺点肯定是轻载效率不高

GM6403-1（Burst / 低功耗）

轻载时：同步 MOSFET 大部分时间关断，像“打一串脉冲 → 休眠”，可以做到待机功耗极低，缺点是噪声可能进入音频频率，MLCC 会叫；当然这不是“是否同步”的区别而是“同步 Buck 在轻载下如何处理”的区别

视角转回主角

GM6403 是把 高低侧 MOSFET + 电感 + 控制环路 + 多种保护高度集成在一个 9mm×7mm×4mm 的 QFN 模块里，面向 “3.4V~36V 宽输入，最高 3A 输出” 的降压场景。手册给的典型应用是 12V（或更高）母线降到 5V/3A，输入端 22µF+1µF，输出端 100µF（或多颗 22µF），FB 电阻 499k/124k 配合 22pF 前馈电容。

可以把它理解为：

传统 Buck：要自己选电感、算补偿、担心环路、担心 EMI/热。

GM6403：电感都封装进去了，并且“内部补偿的峰值电流模式控制”，主要做的就是选 输入/输出电容、反馈分压、频率电阻 RT、布局散热。

器件就是这么多

输入/输出范围

输入 3.4V~36V（标称工作），而绝对最大 VIN/EN 是 42V（意味着 36V 系统 + 浪涌要谨慎，布局与输入电容的“插拔振铃”要注意）。

输出可调：最低到 1V、最高到 20V（但注意 OUT 引脚对地绝对最大也写了 20V）。

电流与效率

连续输出 3A，效率最高宣称到 **95%**（效率曲线在典型性能页给了不同 Vin/不同 Vout 的图）。

开关频率与同步

默认 400kHz；可调最高到 2.2MHz；并且支持 EN/SYNC 外部时钟同步。

静态功耗（很影响电池/待机）

关机电流量级是 µA；并且有两种工作版本：

GM6403（FPWM/强制连续一类）

GM6403-1（Burst/低功耗模式一类），这两者在轻载效率、纹波、音频噪声会有明显差异（后面单独讲）。

内部结构

这是 恒频、峰值电流模式的同步 Buck。在每个周期开始，高侧 MOS 打开，电感电流上升；电流上升到某个“峰值阈值”就关断高侧。这个阈值由内部 VC 节点决定；误差放大器比较 FB 与 1V 基准，调 VC，使得平均电感电流刚好满足负载。

峰值电流模式的直观好处：环路更像“一阶对象”，补偿更容易做进芯片里；而且负载突变时电流环反应快，瞬态一般比纯电压模式好；另外它还有对低侧电流的监视：当过载导致低侧电流过大，会“延迟下一周期”，相当于一种周期跳延/限流机制。

FB：反馈与稳定性关键点

FB 的目标电压是 1V。输出电压由 OUT->FB->AGND 的分压决定；推荐在 FB 与 VOUT 间并联一个 前馈/相位超前电容 CFF（例如 22pF），改善瞬态。

EN/SYNC：使能 + 外部同步

EN 上升门限典型 1.0V，有 40mV迟滞；不要悬空；如果要“输入电压达到某阈值才启动”，可以对 EN 做分压设门槛。手册给了公式：

给 EN/SYNC 喂一个方波（占空比 20%~80%，幅度范围手册有要求），即可锁到外部频率。同步后，GM6403-1 在轻载下不会进入低功耗，而改为强制连续以维持调节。

RT：设定开关频率

RT 悬空：400kHz；RT 接地：2.2MHz。

也可以用电阻把频率设在 0.4~2.2MHz，手册给了对应表（例如 1.0MHz 对应约 23.7k）；还给了一个计算式（单位注意：RT 是 kΩ，fSW 是 MHz）：

输出电压怎么设

手册给的分压关系非常标准：

并给了推荐：RA 典型 499kΩ，建议 1% 或更高精度电阻来保证输出精度。

5V 输出

取 RB=124k，RA=499k，（符合图示典型设计）

低功耗模式 vs 强制连续模式：该选哪一个版本？

这份手册把两类模式写得很清楚：

定欧表

GM6403-1（Burst/低功耗）

轻载时采用 Burst，打一小串脉冲把输出充到目标电压，然后进入睡眠一段时间；这样输入静态电流可以做到很低（手册给了 µA 量级描述）。轻载时开关频率会掉到音频附近，可能激励陶瓷电容产生啸叫/音频噪声（手册专门提醒）；纹波相对 FPWM 会更大、更“包络化”；适用于电池供电、待机长、轻载占比大，对纹波/音频不敏感。