在當今的電子設備中，許多低功耗應用場景（如 IoT 設備、智能傳感器等）需要一種高效、低成本且結構簡單的電源解決方案。晶豐明源推出的 BPA8504D 芯片，憑借其高度集成化的設計，為 5V150mA 的非隔離 Buck 電源方案提供了一個理想的參考設計。本文將詳細介紹該方案的芯片簡介、電源規格、電路設計、實物圖、BOM 成本以及效率分析等內容，幫助讀者快速理解和應用這一方案。

芯片簡介

BPA8504D 是一款高度集成的 AC/DC PWM 功率開關芯片，專為小功率電源應用設計。它集成了 650V 高壓 MOSFET、PWM 控制器、高壓啟動電路以及多種保護功能（如過溫、過流、過壓和欠壓保護），極大地簡化了電源設計的復雜性。該芯片采用 SOP-7 封裝，適用于家用電器輔助電源、電機驅動輔助電源、IOT 設備、智能家居、智能照明以及工業控制輔助電源等領域。

電源規格

以下是 BPA8504D 5V150mA 非隔離 Buck 方案的主要電源規格：

電路及實物圖

電路圖

以下是 BPA8504D 5V150mA 非隔離 Buck 方案的電路圖：

電路解析

    輸入部分：

        保險絲：使用 1.6A/250V 的保險絲，確保在過流情況下保護電路。
        NTC 熱敏電阻：22Ω/1W 的 NTC 熱敏電阻用于抑制開機浪涌電流。
        X2 電容：0.1μF/250VAC 的 X2 電容用于濾除共模干擾，確保 EMI 性能。
        整流橋：使用 M7 型號的整流橋，耐壓 1000V，電流 1A，將交流電整流為直流電。

    高壓濾波：

        電解電容：2.2μF/400V 的電解電容用于高壓濾波。在 85VAC 輸入時，該電容容量可能不足，建議增加到 3.3μF 或 4.7μF 以確保滿載啟動。
    主功率部分：
        BPA8504D 芯片：SOP-7 封裝，集成 650V MOSFET 和 PWM 控制器。
        電感：1mH 的工字電感（?8×10mm），用于儲能和濾波。
        續流二極管：ES1J 型號，1A/600V，反向恢復時間 35ns，確保高效續流。

    輸出部分：

        電解電容：220μF/16V 的電解電容用于輸出濾波，確保輸出電壓的穩定性。
        貼片電容：10μF/25V 的貼片電容進一步降低輸出紋波。
    反饋部分：
        分壓電阻：2.2kΩ 和 4.7kΩ 的電阻用于分壓，將輸出電壓反饋到 BPA8504D 的 FB 腳。

BOM清單

以下是該方案的BOM清單：

待機功耗

在 230VAC 輸入下，包含 1kΩ 假負載的待機功耗為 229mW，滿足大多數應用場景的低功耗要求。

滿載效率

在不同輸入電壓下，該方案的滿載效率如下表所示：

輸出電壓紋波

在不同負載條件下，輸出電壓紋波如下表所示：

設計建議與反饋

    輸入電容容量：

        在 85VAC 輸入時，原設計中的 2.2μF 電解電容容量較小，可能導致滿載啟動失敗。建議將輸入電解電容容量增加到 3.3μF 或 4.7μF，以確保滿載啟動并降低輸出紋波。

    軟啟動功能：

        BPA8504D 芯片的軟啟動功能在起始限流值為 0.4×Ilimit，經過 63 個開關周期后增加到 0.7×Ilimit，持續 64 個周期后結束軟啟動。這一功能可以有效降低二極管反向恢復電流，從而降低 MOSFET 的電流應力。

    動態負載響應：

        在 10%-90% 動態負載條件下，輸出電壓的過沖為 320-344mV。如果需要進一步降低過沖，可以考慮增加輸出電容容量至 470μF。

總結

BPA8504D 5V150mA 非隔離 Buck 電源方案憑借其高度集成化的設計和極簡的 BOM 成本，為低功耗應用場景提供了一個高效、可靠的電源解決方案。該方案不僅滿足了全球電網的輸入要求，還具備低待機功耗、高效率以及良好的 EMI 性能。