在當(dāng)今快速發(fā)展的電子設(shè)備市場(chǎng)中，電源適配器的性能和效率對(duì)于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。隨著USB-C接口和USB-PD協(xié)議的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)高性能、高效率的電源適配器的需求日益增加。本文將詳細(xì)介紹基于BP87112和BP6211B芯片的20W A+C電源適配器參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)支持12V/1.67A、9V/2.22A和5V/3A的輸出規(guī)格，旨在為用戶提供一個(gè)高效、可靠的電源解決方案。

BP87112與BP6211B芯片概述

（一）BP87112芯片

BP87112是一款專為高性能電源適配器設(shè)計(jì)的控制芯片，具有以下特點(diǎn)：

    集成650V高壓IGBT結(jié)構(gòu)：能夠承受高輸入電壓，適用于寬電壓范圍的應(yīng)用場(chǎng)景。
    集成高壓?jiǎn)?dòng)功能：簡(jiǎn)化了啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。
    內(nèi)置軟啟動(dòng)功能：有效減少了啟動(dòng)過(guò)程中的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
    65KHz工作頻率：支持CCM（連續(xù)導(dǎo)通模式）和DCM（不連續(xù)導(dǎo)通模式）工作模式，適應(yīng)不同的負(fù)載需求。
    完備的保護(hù)功能：包括OCP（過(guò)流保護(hù)）、OVP（過(guò)壓保護(hù)）、UVLO（欠壓鎖定）和OTP（過(guò)溫保護(hù)）等，確保芯片在異常情況下能夠安全運(yùn)行。
    六級(jí)能效&低待機(jī)損耗：符合國(guó)際能效標(biāo)準(zhǔn)，降低能源浪費(fèi)。

（二）BP6211B芯片

BP6211B是一款高效率的同步整流芯片，專為反激變換器設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：

    集成60V同步整流MOSFET：支持CCM、DCM和QR（準(zhǔn)諧振）模式，適應(yīng)多種工作模式。
    自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)電壓和超快速關(guān)斷：提高了整流效率，減少了開(kāi)關(guān)損耗。
    可用于正端和負(fù)端整流：靈活性高，適用于多種電路設(shè)計(jì)。
    芯片自供電：正端整流無(wú)需輔助繞組供電，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
    六級(jí)能效&低待機(jī)損耗：符合國(guó)際能效標(biāo)準(zhǔn)，降低待機(jī)功耗。

電源適配器設(shè)計(jì)規(guī)格

（一）輸入電壓范圍

    電壓范圍：90VAC至264VAC
    頻率范圍：47Hz至63Hz

（二）輸出規(guī)格

    5V輸出：3A，紋波小于150mV
    9V輸出：2.22A，紋波小于150mV
    12V輸出：1.67A，紋波小于150mV

（三）其他規(guī)格

    空載功耗：小于75mW（230VAC輸入）
    傳導(dǎo)EMI：符合CISPR22B/EN55022 class B標(biāo)準(zhǔn)
    環(huán)境溫度：0℃至25℃
    雷擊測(cè)試：1kV差模
    靜電測(cè)試：15kV空氣放電

電路設(shè)計(jì)

（一）電路圖

參考設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：

    輸入整流：采用BD1整流橋，將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流。
    濾波電容：使用CE1和CE2電解電容進(jìn)行輸入濾波。
    主變壓器：采用EE17磁芯，初級(jí)繞組感量為1250uH，漏感量小于20uH。
    控制芯片：BP87112作為主控芯片，通過(guò)反饋引腳FB調(diào)節(jié)輸出電壓。
    同步整流：BP6211B作為同步整流芯片，提高效率。
    輸出濾波：使用CE4固態(tài)電容進(jìn)行輸出濾波，確保輸出電壓的穩(wěn)定性。

（二）PCB Layout

    主板尺寸：34.6mm x 40.4mm
    小板尺寸：12.3mm x 16mm
    布局優(yōu)化：確保功率環(huán)路面積最小化，減少EMI輻射。

（三）BOM清單

    主要元件：
        BP87112控制芯片
        BP6211B同步整流芯片
        主變壓器（EE17磁芯）
        輸入整流橋（BD1）
        輸入濾波電容（CE1、CE2）
        輸出濾波電容（CE4）
        其他輔助元件（電阻、電容、電感等）

性能測(cè)試

（一）空載功耗

    測(cè)試結(jié)果：在230VAC輸入下，空載功耗小于75mW，符合設(shè)計(jì)要求。

（二）效率測(cè)試

    5V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過(guò)85%，平均效率達(dá)到87.5%。
    9V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過(guò)85%，平均效率達(dá)到88.5%。
    12V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過(guò)85%，平均效率達(dá)到89%。

（三）輸出電壓紋波

    5V輸出：紋波小于88.7mV（90VAC輸入）和71.2mV（264VAC輸入）。
    9V輸出：紋波小于102.4mV（90VAC輸入）和71.2mV（264VAC輸入）。
    12V輸出：紋波小于97.6mV（90VAC輸入）和57.6mV（264VAC輸入）。

（四）動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)

    5V輸出：在10%至90%負(fù)載變化下，動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)小于940mV。
    9V輸出：在10%至90%負(fù)載變化下，動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)小于850mV。
    12V輸出：在10%至90%負(fù)載變化下，動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)小于780mV。

（五）EMI測(cè)試

    傳導(dǎo)EMI：符合CISPR22B/EN55022 class B標(biāo)準(zhǔn)。
    輻射EMI：在不同輸出電壓和接口類型下，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（六）溫度測(cè)試

    測(cè)試結(jié)果：在滿載條件下，BP87112溫度為117.8℃，BP6211B溫度為106.5℃，變壓器溫度為107.5℃，均在安全范圍內(nèi)。

實(shí)際應(yīng)用案例

（一）案例背景

某電子設(shè)備制造商需要為其新款設(shè)備設(shè)計(jì)一個(gè)20W A+C電源適配器，要求高效、穩(wěn)定且符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

（二）設(shè)計(jì)過(guò)程

    電路設(shè)計(jì)：根據(jù)BP87112和BP6211B的特性，設(shè)計(jì)了上述電路圖和PCB布局。
    元件選擇：根據(jù)BOM清單，選擇了合適的元件。
    性能測(cè)試：進(jìn)行了空載功耗、效率、紋波、動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)、EMI和溫度測(cè)試，確保所有指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

（三）應(yīng)用效果

    效率提升：設(shè)計(jì)的電源適配器在不同輸出電壓下均表現(xiàn)出高效率，降低了能源浪費(fèi)。
    穩(wěn)定性高：輸出電壓紋波小，動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)快，確保設(shè)備在不同負(fù)載條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
    符合標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)了EMI和ESD測(cè)試，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

結(jié)論

基于BP87112和BP6211B芯片的20W A+C電源適配器參考設(shè)計(jì)，通過(guò)精心的電路設(shè)計(jì)、元件選擇和性能測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定且符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電源解決方案。該設(shè)計(jì)不僅提高了電源適配器的效率，還降低了功耗和成本，為電子設(shè)備制造商提供了一個(gè)可靠的電源解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，該設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，為用戶帶來(lái)了顯著的效益。