在現(xiàn)代電子設備中，開關電源因其高效率、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芯片的隔離式開關電源設計，該電源輸出12V、0.7A，適用于多種應用場景，如家用電器輔助電源、電機驅(qū)動輔助電源、物聯(lián)網(wǎng)設備等。

一、電路設計

（一）電路原理

BPA8616D是一款集成了700V高壓MOSFET的開關電源控制器，采用ON/OFF控制模式，具備低輸出紋波、內(nèi)置軟啟動功能、輸入過欠壓保護等特性。其電路設計主要包括輸入整流濾波、開關變換、輸出整流濾波和反饋控制四個部分。

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(zhuǎn)換為直流，并濾除輸入電壓中的高頻噪聲。開關變換部分由BPA8616D芯片和變壓器T1構(gòu)成，芯片通過控制MOSFET的開關頻率和占空比，將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓，再通過變壓器T1進行隔離和降壓。

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(wěn)定的直流輸出電壓。反饋控制電路由光耦、穩(wěn)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，以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

（二）實物圖

實物圖展示了該電源的整體布局和元件分布。從實物圖中可以看出，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引腳連接，方便與外部設備連接。

二、PCB設計

（一）PCB布局

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，以縮短走線長度，降低寄生參數(shù)的影響。同時，合理安排地線和電源線的布局，確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。

（二）PCB布線

布線時，特別注意電源線和地線的寬度，確保足夠的電流承載能力。對于高頻信號線，采用短而直的走線方式，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。

三、變壓器設計

變壓器是隔離式開關電源的核心部件，其性能直接影響電源的效率和穩(wěn)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，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，繞16匝，密繞一層，PIN腳朝外。繞制完成后，使用膠帶進行絕緣處理，并進行耐壓測試，確保其安全性。

四、BOM清單

以下是該電源設計的主要元件清單：

五、性能測試

（一）待機功耗

在230VAC輸入下，該電源的待機功耗為200mW，滿足低功耗設計要求。

（二）效率

在不同輸入電壓和負載條件下，該電源的滿載效率可達81%，表現(xiàn)出良好的轉(zhuǎn)換效率。

（三）輸出電壓調(diào)整率

在不同負載和輸入電壓條件下，輸出電壓的調(diào)整率均小于0.6%，說明該電源的輸出電壓穩(wěn)定性良好。

（四）輸出電壓紋波

在滿載條件下，輸出電壓紋波小于112mV，滿足低紋波設計要求。

（五）動態(tài)負載響應

在50%-100%和10%-90%的動態(tài)負載條件下，輸出電壓的峰-峰值分別為139mV和168mV，表現(xiàn)出良好的動態(tài)響應能力。

（六）溫升測試

在不同環(huán)境溫度下，關鍵元件的溫升均在合理范圍內(nèi)，如BPA8616D芯片的溫升為68.91℃，變壓器繞組的溫升為39.3℃，說明該電源的散熱設計良好。

（七）電磁兼容性測試

傳導EMI測試結(jié)果表明，該電源滿足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，說明該電源在惡劣環(huán)境下具有良好的抗干擾能力。

總結(jié)

本文介紹的基于BPA8616D芯片的隔離式開關電源設計，通過合理的電路設計、PCB布局、變壓器設計和元件選型，實現(xiàn)了高效率、低功耗、低紋波和良好動態(tài)響應的電源性能。同時，該電源還具有良好的散熱性能和電磁兼容性，適用于多種應用場景，具有較高的實用價值和推廣意義。