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在現代電子設備中，開(kāi)關(guān)電源因其高效率、小體積和良好的性能而被廣泛應用。本文介紹了一款基于上海晶豐明源半導體股份有限公司的BPA8616D芯片的隔離式開(kāi)關(guān)電源設計，該電源輸出12V、0.7A，適用于多種應用場(chǎng)景，如家用電器輔助電源、電機驅動(dòng)輔助電源、物聯(lián)網(wǎng)設備等。
BPA8616D是一款集成了700V高壓MOSFET的開(kāi)關(guān)電源控制器，采用ON/OFF控制模式，具備低輸出紋波、內置軟啟動(dòng)功能、輸入過(guò)欠壓保護等特性。其電路設計主要包括輸入整流濾波、開(kāi)關(guān)變換、輸出整流濾波和反饋控制四個(gè)部分。
輸入整流濾波電路由保險絲F1、壓敏電阻ROV1、X電容CX1和電解電容EC1組成，用于將交流輸入電壓轉換為直流，并濾除輸入電壓中的高頻噪聲。開(kāi)關(guān)變換部分由BPA8616D芯片和變壓器T1構成，芯片通過(guò)控制MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率和占空比，將直流輸入電壓轉換為高頻脈沖電壓，再通過(guò)變壓器T1進(jìn)行隔離和降壓。
輸出整流濾波電路由肖特基二極管D4和電解電容EC3組成，將高頻脈沖電壓整流為穩定的直流輸出電壓。反饋控制電路由光耦、穩壓管ZD1和電阻R9等元件組成，用于檢測輸出電壓的變化，并將其反饋到BPA8616D芯片，以實(shí)現輸出電壓的穩定調節。
實(shí)物圖展示了該電源的整體布局和元件分布。從實(shí)物圖中可以看出，電路板采用單面板設計，元件布局緊湊合理，便于散熱和維修。輸入端和輸出端分別通過(guò)引腳連接，方便與外部設備連接。
PCB設計是電源性能的重要保障。在本設計中，PCB采用CEM-1單面板，尺寸為77.8mm×30.2mm。在布局上，輸入端和輸出端盡量遠離，以減少干擾。高頻元件如變壓器、MOSFET等盡量靠近電源芯片，以縮短走線(xiàn)長(cháng)度，降低寄生參數的影響。同時(shí)，合理安排地線(xiàn)和電源線(xiàn)的布局，確保電源的穩定性和可靠性。
布線(xiàn)時(shí)，特別注意電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度，確保足夠的電流承載能力。對于高頻信號線(xiàn)，采用短而直的走線(xiàn)方式，減少信號傳輸損耗和電磁干擾。在變壓器和MOSFET等發(fā)熱元件附近，適當增加散熱孔，以提高散熱效果。
變壓器是隔離式開(kāi)關(guān)電源的核心部件，其性能直接影響電源的效率和穩定性。在本設計中，變壓器采用EE16骨架，磁芯為EC02025，材質(zhì)為PC40或同等材質(zhì)，有效面積Ae為40mm2。初級繞組感量Lp為1.5mH±7%，漏感量Llk小于30uH。
繞線(xiàn)方式如下：初級繞組N1從第10腳到第8腳，使用φ0.16×1P漆包線(xiàn)，繞120匝，密繞一層，PIN腳朝外；次級繞組N2從第2腳到第1腳，使用φ0.4×1P漆包線(xiàn)，繞16匝，密繞一層，PIN腳朝外。繞制完成后，使用膠帶進(jìn)行絕緣處理，并進(jìn)行耐壓測試，確保其安全性。
以下是該電源設計的主要元件清單：
在230VAC輸入下，該電源的待機功耗為200mW，滿(mǎn)足低功耗設計要求。
在不同輸入電壓和負載條件下，該電源的滿(mǎn)載效率可達81%，表現出良好的轉換效率。
在不同負載和輸入電壓條件下，輸出電壓的調整率均小于0.6%，說(shuō)明該電源的輸出電壓穩定性良好。
在滿(mǎn)載條件下，輸出電壓紋波小于112mV，滿(mǎn)足低紋波設計要求。
在50%-100%和10%-90%的動(dòng)態(tài)負載條件下，輸出電壓的峰-峰值分別為139mV和168mV，表現出良好的動(dòng)態(tài)響應能力。
在不同環(huán)境溫度下，關(guān)鍵元件的溫升均在合理范圍內，如BPA8616D芯片的溫升為68.91℃，變壓器繞組的溫升為39.3℃，說(shuō)明該電源的散熱設計良好。
傳導EMI測試結果表明，該電源滿(mǎn)足CISPR22/EN55022 Class B標準，具有良好的電磁兼容性。浪涌測試、脈沖群測試和ESD測試均通過(guò)，說(shuō)明該電源在惡劣環(huán)境下具有良好的抗干擾能力。
本文介紹的基于BPA8616D芯片的隔離式開(kāi)關(guān)電源設計，通過(guò)合理的電路設計、PCB布局、變壓器設計和元件選型，實(shí)現了高效率、低功耗、低紋波和良好動(dòng)態(tài)響應的電源性能。同時(shí)，該電源還具有良好的散熱性能和電磁兼容性，適用于多種應用場(chǎng)景，具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。