在当今的电子设备中，许多低功耗应用场景（如 IoT 设备、智能传感器等）需要一种高效、低成本且结构简单的电源解决方案。晶丰明源推出的 BPA8504D 芯片，凭借其高度集成化的设计，为 5V150mA 的非隔离 Buck 电源方案提供了一个理想的参考设计。本文将详细介绍该方案的芯片简介、电源规格、电路设计、实物图、BOM 成本以及效率分析等内容，帮助读者快速理解和应用这一方案。

芯片简介

BPA8504D 是一款高度集成的 AC/DC PWM 功率开关芯片，专为小功率电源应用设计。它集成了 650V 高压 MOSFET、PWM 控制器、高压启动电路以及多种保护功能（如过温、过流、过压和欠压保护），极大地简化了电源设计的复杂性。该芯片采用 SOP-7 封装，适用于家用电器辅助电源、电机驱动辅助电源、IOT 设备、智能家居、智能照明以及工业控制辅助电源等领域。

电源规格

以下是 BPA8504D 5V150mA 非隔离 Buck 方案的主要电源规格：

电路及实物图

电路图

以下是 BPA8504D 5V150mA 非隔离 Buck 方案的电路图：

电路解析

    输入部分：

        保险丝：使用 1.6A/250V 的保险丝，确保在过流情况下保护电路。
        NTC 热敏电阻：22Ω/1W 的 NTC 热敏电阻用于抑制开机浪涌电流。
        X2 电容：0.1µF/250VAC 的 X2 电容用于滤除共模干扰，确保 EMI 性能。
        整流桥：使用 M7 型号的整流桥，耐压 1000V，电流 1A，将交流电整流为直流电。

    高压滤波：

        电解电容：2.2µF/400V 的电解电容用于高压滤波。在 85VAC 输入时，该电容容量可能不足，建议增加到 3.3µF 或 4.7µF 以确保满载启动。
    主功率部分：
        BPA8504D 芯片：SOP-7 封装，集成 650V MOSFET 和 PWM 控制器。
        电感：1mH 的工字电感（ø8×10mm），用于储能和滤波。
        续流二极管：ES1J 型号，1A/600V，反向恢复时间 35ns，确保高效续流。

    输出部分：

        电解电容：220µF/16V 的电解电容用于输出滤波，确保输出电压的稳定性。
        贴片电容：10µF/25V 的贴片电容进一步降低输出纹波。
    反馈部分：
        分压电阻：2.2kΩ 和 4.7kΩ 的电阻用于分压，将输出电压反馈到 BPA8504D 的 FB 脚。

BOM清单

以下是该方案的BOM清单：

待机功耗

在 230VAC 输入下，包含 1kΩ 假负载的待机功耗为 229mW，满足大多数应用场景的低功耗要求。

满载效率

在不同输入电压下，该方案的满载效率如下表所示：

输出电压纹波

在不同负载条件下，输出电压纹波如下表所示：

设计建议与反馈

    输入电容容量：

        在 85VAC 输入时，原设计中的 2.2µF 电解电容容量较小，可能导致满载启动失败。建议将输入电解电容容量增加到 3.3µF 或 4.7µF，以确保满载启动并降低输出纹波。

    软启动功能：

        BPA8504D 芯片的软启动功能在起始限流值为 0.4×Ilimit，经过 63 个开关周期后增加到 0.7×Ilimit，持续 64 个周期后结束软启动。这一功能可以有效降低二极管反向恢复电流，从而降低 MOSFET 的电流应力。

    动态负载响应：

        在 10%-90% 动态负载条件下，输出电压的过冲为 320-344mV。如果需要进一步降低过冲，可以考虑增加输出电容容量至 470µF。

总结

BPA8504D 5V150mA 非隔离 Buck 电源方案凭借其高度集成化的设计和极简的 BOM 成本，为低功耗应用场景提供了一个高效、可靠的电源解决方案。该方案不仅满足了全球电网的输入要求，还具备低待机功耗、高效率以及良好的 EMI 性能。