在现代电子设计中，高效能、低功耗的电源管理芯片是实现各类电子设备稳定运行的关键。BP2522D作为一款超低待机功耗非隔离降压型恒压驱动芯片，凭借其卓越的性能和广泛的应用场景，成为了众多设计工程师的首选。本文将深入解析BP2522D芯片的基本原理与设计注意事项，旨在为相关领域的工程师提供详尽的参考。

BP2522D芯片概述

BP2522D芯片专为辅助电源及其他应用设计。其核心优势在于超低待机功耗，小于20mW，适用于120Vac和230Vac的输入电压范围。该芯片支持固定12V或24V的输出电压，具备优异的动态响应能力，能够有效减少音频噪声，并通过降幅调制技术与抖频技术改善电磁干扰（EMI）。此外，BP2522D还具备±5%的输出电压精度、内置软启动功能以及全面的保护机制，包括过载保护、短路保护、过温保护和逐周期限流。内部框架图如下所示~

BP2522D基本原理

（一）工作原理

BP2522D内部集成了高压启动和供电电路。系统上电后，母线电压通过Drain引脚对Vcc电容充电，当Vcc电压达到芯片开启阈值时，内部控制电路开始工作。正常工作时，由Vout供电接入Vcc端，实现超低待机功耗，无需辅助绕组供电。

（二）恒压原理

在功率管关断阶段，BP2522D采集Vcc电压，通过调节内部误差放大器（EA）保持较高的输出电压精度。同时，Vcc电压可用于监测输出过载、过压和短路情况，提供相应的保护。

（三）过温保护

芯片内置过温保护模块，确保系统始终处于安全可靠的工作状态。当芯片温度超过设定阈值时，过温保护机制将触发，防止芯片因过热而损坏。

（四）抖频电路

BP2522D内部的抖频电路能够分散谐波干扰能量，提高系统的EMI性能，使其更容易通过传导和辐射测试。这种设计有助于降低电磁干扰，满足严格的电磁兼容性要求。

（五）软启动

BP2522D具备软启动功能，通过分段增加峰值电流来减小开关应力，避免输出电压过冲现象。软启动分为三个阶段：第一阶段Ipk1=0.4Ilimit，第二阶段Ipk2=0.7Ilimit，第三阶段Ipk3等于设置的Ilimit。在重载下启动时，系统会触发降频模式，工作频率降为满载的1/4。

（六）控制模式

BP2522D根据负载情况自动切换工作模式。空载或极轻载时，系统工作于脉冲频率调制（PFM）模式，保持峰值电流不变，开关频率随机变化。轻载到满载阶段，系统切换至脉冲宽度调制（PWM）模式，随着负载电流增大，峰值电流持续增大，开关频率保持60KHz不变。BP2522D的最大工作频率为60KHz，最大峰值电流可根据需求设置。

BP2522D设计注意事项

（一）电感选择

BP2522D可工作于连续导通模式（CCM）、不连续导通模式（DCM）等多种模式。电感选择需综合考虑感量、峰值电流和平均电流。小感量电感能减小尺寸、降低成本并改善动态响应，但会增大峰值电流和输出纹波，降低系统效率。大感量电感可提高效率，但尺寸较大，动态响应较慢。实际应用中，需综合考虑动态响应、电感尺寸、效率、实际带载电流和芯片温升等因素，选择合适的电感。电感计算公式为：

其中，Vin为最高输入BUS电容电压，f为满载时的工作频率，ΔIL为电感电流纹波，r为纹波系数。当r=2时，系统工作在边界导通模式（BCM）；当负载电流大于150mA时，为避免芯片温升过高，建议让系统工作在BCM或DCM模式，纹波系数取2。以12V应用为例，工作电流为240mA时，计算得电感量为447uH。此外，电感量还需满足轻载导通时间限制，避免轻载时能量过高导致输出电压偏高。

（二）Rcs电阻选择

Rcs电阻的选择需综合考虑负载电流和电感电流纹波，并留有余量。由于内部比较器延迟，实际CS_TH略高于芯片内部200mV基准电压。CS电阻计算公式为：

以BP2522D为例，持续输出240mA，脉冲350mA，电感量为470uH，电感电流纹波为57mA。最大峰值电流为579mA，BP2522D内部MOS管限制最大电流为750mA，留有一定余量，可取Rcs=0.3ohm。

（三）假负载选择

其中，Rdummy为假负载电阻，L为电感感量，I为空载时Ipeak电流，F为空载时工作频率。以265Vac母线电压为例，F≈700Hz。计算得Rdummy≤23.6Kohm。实际应用中，12V推荐使用22Kohm，24V推荐使用91Kohm。

（四）输出电容选择

输出电容的选择对输出电压纹波、系统动态响应、环路稳定性、输出电压过冲等有直接影响。在恒定输出电流的CV模式下，输出纹波主要由输出电容的等效串联电阻（ESR）和容量决定。纹波计算公式为：

（五）二极管选择

Vout电压与续流二极管的正向压降（Vf）和供电二极管的Vf有关，尤其是重载下，续流二极管上的压降损失较多会导致调整率变差。续流二极管推荐选用GPP工艺、42mil、ES1J超快恢复二极管；Vcc二极管推荐选用M7或A7。

（六）Layout设计

1. VCC电容应尽量靠近芯片的VCC引脚，以减少寄生电感和电阻，确保稳定的电源供应。
2. 输出回路（电感、输出电容、续流二极管）的环路面积应尽量小，以降低寄生电感和电阻，减少电磁干扰。
3. SEL脚不应悬空，以防止外界干扰。
4. 若续流电感为工字电感，其磁场是开放的，易对周边低磁阻器件（如EMI滤波电感、芯片及其周边铜箔）造成影响，产生额外损耗和干扰。因此，应用中相对敏感的器件应远离工字电感。

（七）EMI设计

1. 输入端采用π型滤波器（C+L+C），其中C的大小根据输出功率确定，L一般选用1mH的色环电感。
2. 若续流电感采用工字型，前级滤波色环电感易受影响，因此两个电感应相距较远。
3. 为取得更好的传导效果，可在输入端增加一个X电容，对EMI低频段有明显抑制效果。对于输出功率较小且PCB布局中输入与输出部分相距较远的情况，可取消X电容。
4. 为抑制CDN低频端的差模干扰，可在Drain与GND之间并联一个10pF/500V陶瓷电容，可有效改善EMI性能。

应用参考

（一）12V/240mA应用

• 输入电压范围：Vac=90~265V/50Hz。
• 电感选择：470uH（如EE10型号）。
• Rcs电阻：0.4ohm。
• Vcc二极管：M7或A7。
• 续流二极管：ES1J。
• 输出电容：100uF/16V。

（二）24V/220mA应用

• 输入电压范围：Vac=90~265V/50Hz。
• 电感选择：1mH（如EE10型号）。
• Rcs电阻：0.4ohm。
• Vcc二极管：M7或A7。
• 续流二极管：ES1J。
• 输出电容：100uF/35V。

性能测试与评估

（一）待机功耗测试

在不同输入电压（90Vac、110Vac、120Vac、132Vac、176Vac、230Vac、265Vac）下，BP2522D的待机功耗测试结果如下：

（二）满载效率测试

在不同输入电压（90Vac、110Vac、120Vac、132Vac、176Vac、230Vac、265Vac）下，BP2522D的满载效率测试结果如下：

（三）负载调整率与线性调整率测试

在不同输入电压（90Vac、110Vac、120Vac、132Vac、176Vac、230Vac、265Vac）和不同负载电流（0mA、10mA、15mA、30mA、50mA、100mA、200mA、250mA）下，BP2522D的负载调整率和线性调整率测试结果如下：

总结