在當今快速發(fā)展的電子設備市場中，電源適配器的性能和效率對于設備的穩(wěn)定運行至關重要。隨著USB-C接口和USB-PD協(xié)議的廣泛應用，市場對高性能、高效率的電源適配器的需求日益增加。本文將詳細介紹基于BP87112和BP6211B芯片的20W A+C電源適配器參考設計，該設計支持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計的控制芯片，具有以下特點：

    集成650V高壓IGBT結構：能夠承受高輸入電壓，適用于寬電壓范圍的應用場景。
    集成高壓啟動功能：簡化了啟動電路設計，降低了系統(tǒng)成本。
    內(nèi)置軟啟動功能：有效減少了啟動過程中的電流沖擊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
    65KHz工作頻率：支持CCM（連續(xù)導通模式）和DCM（不連續(xù)導通模式）工作模式，適應不同的負載需求。
    完備的保護功能：包括OCP（過流保護）、OVP（過壓保護）、UVLO（欠壓鎖定）和OTP（過溫保護）等，確保芯片在異常情況下能夠安全運行。
    六級能效&低待機損耗：符合國際能效標準，降低能源浪費。

（二）BP6211B芯片

BP6211B是一款高效率的同步整流芯片，專為反激變換器設計，具有以下特點：

    集成60V同步整流MOSFET：支持CCM、DCM和QR（準諧振）模式，適應多種工作模式。
    自適應驅動電壓和超快速關斷：提高了整流效率，減少了開關損耗。
    可用于正端和負端整流：靈活性高，適用于多種電路設計。
    芯片自供電：正端整流無需輔助繞組供電，簡化了電路設計。
    六級能效&低待機損耗：符合國際能效標準，降低待機功耗。

電源適配器設計規(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EMI：符合CISPR22B/EN55022 class B標準
    環(huán)境溫度：0℃至25℃
    雷擊測試：1kV差模
    靜電測試：15kV空氣放電

電路設計

（一）電路圖

參考設計的電路圖如下所示：

    輸入整流：采用BD1整流橋，將交流輸入轉換為直流。
    濾波電容：使用CE1和CE2電解電容進行輸入濾波。
    主變壓器：采用EE17磁芯，初級繞組感量為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）

性能測試

（一）空載功耗

    測試結果：在230VAC輸入下，空載功耗小于75mW，符合設計要求。

（二）效率測試

    5V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過85%，平均效率達到87.5%。
    9V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過85%，平均效率達到88.5%。
    12V輸出：在不同輸入電壓下，效率均超過85%，平均效率達到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）動態(tài)負載響應

    5V輸出：在10%至90%負載變化下，動態(tài)負載響應小于940mV。
    9V輸出：在10%至90%負載變化下，動態(tài)負載響應小于850mV。
    12V輸出：在10%至90%負載變化下，動態(tài)負載響應小于780mV。

（五）EMI測試

    傳導EMI：符合CISPR22B/EN55022 class B標準。
    輻射EMI：在不同輸出電壓和接口類型下，均符合相關標準。

（六）溫度測試

    測試結果：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)。

實際應用案例

（一）案例背景

某電子設備制造商需要為其新款設備設計一個20W A+C電源適配器，要求高效、穩(wěn)定且符合國際標準。

（二）設計過程

    電路設計：根據(jù)BP87112和BP6211B的特性，設計了上述電路圖和PCB布局。
    元件選擇：根據(jù)BOM清單，選擇了合適的元件。
    性能測試：進行了空載功耗、效率、紋波、動態(tài)負載響應、EMI和溫度測試，確保所有指標符合設計要求。

（三）應用效果

    效率提升：設計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。
    穩(wěn)定性高：輸出電壓紋波小，動態(tài)負載響應快，確保設備在不同負載條件下穩(wěn)定運行。
    符合標準：通過了EMI和ESD測試，符合國際標準，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

結論

基于BP87112和BP6211B芯片的20W A+C電源適配器參考設計，通過精心的電路設計、元件選擇和性能測試，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定且符合國際標準的電源解決方案。該設計不僅提高了電源適配器的效率，還降低了功耗和成本，為電子設備制造商提供了一個可靠的電源解決方案。在實際應用中，該設計已經(jīng)得到了廣泛的認可和應用，為用戶帶來了顯著的效益。