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Excelpoint - Buck与Buck-Boost在小家电辅助电源中的应用
接线图
2024年10月20日 19:23 34
admin
在ACDC电源中，输入电压一般是来自电网的85V-265V交流高压，而输出电压则是3.3V、5V、12V等直流低压，因此需要开关电源来实现降压。开关电源有Buck、Boost和Buck-Boost三大经典拓扑，其中Buck与Buck-Boost均可实现降压功能。Synergy世辉是世健旗下子公司，拥有丰富的行业经验与专业的技术实力，世辉公司电源与新能源事业部FAE结合自身经验，针对小家电的辅助电源应用中该如何选择拓扑电路以及相关产品，展开详细介绍。
Buck的输入与输出端共地，更利于系统的多级拓展。
知道了如何选拓扑后，又该怎么选产品呢？世辉FAE推荐来自上海晶丰明源（BPS）的BP852X系列高性能开关电源驱动芯片，支持Buck和Buck-Boost拓扑，并具有极简的外围电路，可应用于低成本的小家电辅助电源设计，如：小家电辅助电源、电机驱动辅助电源、IoT/智能家居/智能照明等多个领域。该系列产品拥有众多的优秀特性，包括：
l集成Vcc电容、续流二极管和反馈二极管
l集成650V高压MOSFET
l集成高压启动和自供电电路
l低待机功耗50mW@230Vac
l优异的动态响应速度，输出电压纹波小
l降低音频噪声的降幅调制技术
l改善EMI性能的频率调制技术
四、PCB Layout及建议
1.IC-GND能起到散热作用，可以铜散热。但IC-GND是电压动点，在满足散热的条件下铺铜面积应尽量小；同时需远离输入交流端，以避免容性耦合产生EMI问题。
2.输出电感可能产生电磁干扰，建议远离芯片FB脚的同时，也远离输入端以避免EMI问题。为了芯片和电压动点远离交流输入端，建议将输入电解电容放置在芯片和交流输入端之间。
3.DRAIN接输入直流母线，为电压静点，可以铺铜散热。建议DRAIN和FB、IC-GND的走线距离大于2mm。
4.尽量减小功率环路面积以避免EMI干扰并提高系统可靠性。以Buck 为例，建议缩小输入电容、内置MOSFET、电感、输出电容组成的励磁回路，以及电感、输出电容、续流二极管组成的续流回路面积。
5.建议功率回路的走线宽而短, 以提高系统可靠性，比如母线到GND引脚的走线、GND到输出电容的走线等。
6.反馈回路面积与走线长度也应减小，以提高可靠性。
总结
晶丰明源的BP852X系列芯片具有极简的外围电路以及超高的集成度，能极大地降低应用方案的成本与备货难度；丰富的保护有助于加强系统稳定性；此外，该产品还兼具优秀的动态响应、待机功耗和输出调整等性能, 因此非常适合用于小家电的辅助电源。Synergy世辉可提供全系列产品及相关的技术支持。
一、Buck电路
（1）开关管S导通阶段
（2）开关管S关断阶段
二、Buck-Boost电路
（1）开关管S导通阶段
（2）开关管S截止阶段
通过以上对比，可得知：Buck-Boost电路的输入电压与输出电压的极性是相反的。因此，Buck与Buck-Boost两者最大的区别就在于输入与输出电压的极性：Buck是同极性拓扑，即输出与输入电压的极性相同，二者共地；而Buck-Boost是反极性拓扑，即输出与输入电压的极性相反，输出端提供负压（相对输入电压）。
Buck的输入与输出端共地，更利于系统的多级拓展。
Buck的电感电流利用率比Buck-Boost更高。在电感电流(IL)相同时，Buck能输出更大电流(IO)。
知道了如何选拓扑后，又该怎么选产品呢？世辉FAE推荐来自上海晶丰明源（BPS）的BP852X系列高性能开关电源驱动芯片，支持Buck和Buck-Boost拓扑，并具有极简的外围电路，可应用于低成本的小家电辅助电源设计，如：小家电辅助电源、电机驱动辅助电源、IoT/智能家居/智能照明等多个领域。该系列产品拥有众多的优秀特性，包括：
l集成Vcc电容、续流二极管和反馈二极管
l集成650V高压MOSFET
l集成高压启动和自供电电路
l低待机功耗50mW@230Vac
l优异的动态响应速度，输出电压纹波小
l降低音频噪声的降幅调制技术
l改善EMI性能的频率调制技术
接下来，世辉FAE将以该系列的BP85226D为例，展开具体介绍。
图：封装与规格
图：电性能参数表
图：BP85226D应用原理图
图：产品实物
四、PCB Layout及建议
1.IC-GND能起到散热作用，可以铜散热。但IC-GND是电压动点，在满足散热的条件下铺铜面积应尽量小；同时需远离输入交流端，以避免容性耦合产生EMI问题。
2.输出电感可能产生电磁干扰，建议远离芯片FB脚的同时，也远离输入端以避免EMI问题。为了芯片和电压动点远离交流输入端，建议将输入电解电容放置在芯片和交流输入端之间。
3.DRAIN接输入直流母线，为电压静点，可以铺铜散热。建议DRAIN和FB、IC-GND的走线距离大于2mm。
4.尽量减小功率环路面积以避免EMI干扰并提高系统可靠性。以Buck 为例，建议缩小输入电容、内置MOSFET、电感、输出电容组成的励磁回路，以及电感、输出电容、续流二极管组成的续流回路面积。
5.建议功率回路的走线宽而短, 以提高系统可靠性，比如母线到GND引脚的走线、GND到输出电容的走线等。
6.反馈回路面积与走线长度也应减小，以提高可靠性。
7.如果由于客观因素(例如PCB板形状等)导致Layout无法充分满足第5、6条建议时，可在VOUT和GND之间靠近引脚位置放置100nF(104)贴片电容，从而提高系统可靠性。
图：电感选取建议
图：负载调整率
图：启动波形
图：输出电压纹波
图：动态响应
图：传导EMI
图：浪涌
图：群脉冲测试
*以上测试结果为实验室条件下真实测试下得出，实际产品视应用环境和批次差异，可能存在不同，晶丰明源保留最终解释权。
总结
晶丰明源的BP852X系列芯片具有极简的外围电路以及超高的集成度，能极大地降低应用方案的成本与备货难度；丰富的保护有助于加强系统稳定性；此外，该产品还兼具优秀的动态响应、待机功耗和输出调整等性能, 因此非常适合用于小家电的辅助电源。Synergy世辉可提供全系列产品及相关的技术支持。
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