本文是由電子工程師劉工提供的基于AH8650芯片的非隔離電源設(shè)計方案教程，該設(shè)計將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流/200mA輸出 ，適用于小功率設(shè)備如智能家居傳感器等
，文章詳細介紹了AH8650芯片的特性、關(guān)鍵元件選型（如整流橋 、濾波電容
、電感等）、電路設(shè)計原理 、PCB布局要點、性能計算與測試方法，并提供了常見問題解決方案和安全規(guī)范 ，該方案具有低成本
、高效率和小體積的優(yōu)勢，最后還探討了設(shè)計擴展可能性和注意事項
，為小功率電源設(shè)計提供了實用指導(dǎo) 。

本文目錄導(dǎo)讀：

1. 非隔離電源概述
2. 設(shè)計規(guī)格要求
3. 元器件選型
4. 電路原理圖設(shè)計
5. PCB布局要點
6. 計算與仿真驗證
7. 實際制作與測試
8. 常見問題與解決方案
9. 安全注意事項
10. 應(yīng)用擴展

大家好,我是劉工，一名專注于電源設(shè)計的電子工程師 ，今天我將為大家?guī)硪粋€實用的非隔離電源設(shè)計教程——基于AH8650芯片的220V交流轉(zhuǎn)5V直流/200mA輸出的電源方案
，這個設(shè)計非常適合小功率電子設(shè)備的供電需求，如智能家居傳感器、低功耗MCU系統(tǒng)等
。

非隔離電源概述

在開始具體設(shè)計之前,讓我們先了解一下什么是非隔離電源 ，非隔離電源是指輸入端和輸出端沒有電氣隔離的電源轉(zhuǎn)換器
，相對于隔離電源，它具有成本低 、效率高
、體積小的優(yōu)點 ，但同時
，由于缺乏電氣隔離，安全性較低 ，因此適用于對安全性要求不高且需要低成本解決方案的應(yīng)用場景。

AH8650是一款高性能、低成本的非隔離降壓開關(guān)電源控制芯片
，采用SOT23-6封裝，非常適合小型化設(shè)計需求 。

設(shè)計規(guī)格要求

我們的設(shè)計目標如下：

• 輸入電壓：AC 85V-265V（全球通用）
• 輸出電壓：DC 5V ±5%
• 輸出電流：200mA（最大）
• 效率：>70%（滿載情況下）
• 紋波電壓：<100mVpp
• 工作溫度：-20℃至+85℃

元器件選型

主控芯片AH8650

AH8650是一款內(nèi)置高壓MOSFET的PWM控制器,其主要特性包括：

• 內(nèi)置650V高壓MOSFET
• 寬電壓輸入范圍（85V-265V AC）
• 固定5V輸出電壓（或外部分壓電阻可調(diào)）
• 內(nèi)置頻率抖動功能改善EMI性能
• 內(nèi)置軟啟動功能
• 過熱保護功能

整流橋選擇

雖然AH8650可以直接接入交流電,但為了更好的EMI性能和可靠性 ，我們建議使用一個微型整流橋，這里選用MB6S（600V/0.5a）SMD整流橋。

輸入濾波電容

輸入濾波電容的主要作用是平滑整流后的直流電壓并提供儲能,考慮到成本和體積
，我們選擇10μF/400V的電解電容（如Rubycon 400BXW10MEFC10X16）
。

輸出濾波電容

輸出端需要一個低ESR的電解電容來減小輸出電壓紋波,我們選擇220μF/10V的電解電容（如Nichicon UWD1E221MNL1GS）。

續(xù)流二極管

AH8650內(nèi)置MOSFET,因此外部只需要一個續(xù)流二極管
，選擇1N5819（40V/1A肖特基二極管）可以滿足要求 。

電感選擇

電感的選擇對電源效率有重要影響,我們選擇一個4.7mH的工字電感（如TDK ELG18B4R7F）
。

反饋電阻（可選）

如果使用AH8650的可調(diào)輸出電壓版本,需要配置外部反饋電阻，固定5V輸出版本則不需要外部反饋電阻。

電路原理圖設(shè)計

下面是基于AH8650的220V轉(zhuǎn)5V/200mA非隔離電源的完整原理圖：

![AH8650非隔離電源原理圖]

(注：此處應(yīng)有詳細的原理圖 ，由于文本限制無法展示
，可描述關(guān)鍵連接)

關(guān)鍵連接說明：

1. 交流輸入經(jīng)過保險絲F1（250V/0.5A）和整流橋MB6S
2. 整流后接10μF/400V輸入電容
3. AH8650的VCC引腳通過100Ω電阻接整流后高壓
4. FB引腳懸空（使用固定5V輸出版本）
5. GND引腳接系統(tǒng)地
6. SW引腳接電感和續(xù)流二極管
7. 輸出接220μF/10V濾波電容

PCB布局要點

良好的PCB布局對電源性能至關(guān)重要,以下是幾個關(guān)鍵點：

1. 高壓部分布局：

   • 保持輸入高壓走線盡可能短而寬
   • 高壓部分與其他低壓部分保持足夠間距（至少5mm）

2. 熱管理：

   • AH8650雖然功耗較低,但仍需考慮散熱
   • 在芯片下方鋪銅并適當增加過孔幫助散熱

3. 接地策略：

   • 采用單點接地,避免地環(huán)路
   • 功率地和信號地在電容負極匯合

4. EMI考慮：

   • 高頻開關(guān)節(jié)點面積最小化
   • 電感靠近芯片放置

計算與仿真驗證

在設(shè)計完成后,我們需要進行一些關(guān)鍵參數(shù)的計算和仿真驗證：

1. 最大占空比計算： AH8650的最大占空比Dmax ≈ (Vout + Vd)/(Vin_min - Vsw) 假設(shè)Vin_min=85V√2=120V
   ，Vd=0.5V（二極管壓降），Vsw≈1V Dmax ≈ (5+0.5)/(120-1) ≈ 4.6%

2. 電感電流計算： ΔIL = (Vin_max - Vout) × D / (f × L) 假設(shè)f=65kHz ，Vin_max=265V√2=375V ΔIL ≈ (375-5)×0.046 / (65000×0.0047) ≈ 52mA

3. 效率估算： 主要損耗來源：

   • MOSFET導(dǎo)通損耗
   • 二極管導(dǎo)通損耗
   • 電感銅損
   • 電容ESR損耗 預(yù)估總效率約75%-80%

實際制作與測試

元器件焊接

按照PCB設(shè)計進行元器件焊接,特別注意：

• 高壓電容極性不能接反
• AH8650芯片方向正確
• 電感焊接牢固

上電前檢查

上電前務(wù)必進行以下檢查：

• 檢查是否存在短路
• 檢查所有元器件焊接是否正確
• 使用萬用表測量輸入輸出端電阻

測試步驟

安全第一！建議使用隔離電源和示波器進行測試：

1. 接入可調(diào)交流電源,初始設(shè)置為50V AC
2. 緩慢升高輸入電壓,同時監(jiān)測輸出電壓
3. 在85V 、110V
   、220V、265V幾個關(guān)鍵點記錄輸出電壓和電流
4. 測量效率：η = Pout/Pin ×100%
5. 使用示波器觀察輸出電壓紋波

測試結(jié)果分析

理想測試結(jié)果應(yīng)滿足：

• 全電壓范圍內(nèi)輸出電壓穩(wěn)定在5V±5%
• 滿載效率>70%
• 紋波電壓<100mVpp
• 無異常發(fā)熱

如果發(fā)現(xiàn)異常,檢查：

• 電感是否飽和
• 電容是否失效
• 芯片焊接是否良好

常見問題與解決方案

在實際應(yīng)用中,可能會遇到以下問題：

輸出電壓不穩(wěn)定

可能原因：

• 輸出電容ESR過大
• 電感值不合適
• 反饋環(huán)路不穩(wěn)定

解決方案：

• 更換低ESR電容
• 調(diào)整電感值
• 檢查芯片VCC供電是否穩(wěn)定

效率低于預(yù)期

可能原因：

• 二極管正向壓降過大
• 電感DCR過高
• PCB布局不良導(dǎo)致額外損耗

解決方案：

• 更換更低VF的肖特基二極管
• 選擇DCR更低的電感
• 優(yōu)化PCB布局

EMI問題

可能原因：

• 高頻回路面積過大
• 輸入濾波不足
• 接地不良

解決方案：

• 縮短高頻走線
• 增加輸入共模電感
• 改善接地設(shè)計

安全注意事項

由于本設(shè)計涉及高壓,必須嚴格遵守以下安全規(guī)范：

1. 調(diào)試時必須使用隔離電源
2. 不要徒手觸摸高壓部分
3. 測試時使用絕緣工具
4. PCB上必須標明高壓警告
5. 最終商品必須通過相關(guān)安全認證

應(yīng)用擴展

基于本設(shè)計,我們可以進行多種擴展：

1. 輸出電流升級：通過選擇更大電流的電感和二極管
   ，最高可擴展至500mA輸出
2. 輸出電壓調(diào)整：使用AH8650的可調(diào)版本，通過改變反饋電阻實現(xiàn)3.3V-24V輸出
3. 多路輸出：增加輔助繞組和穩(wěn)壓電路實現(xiàn)多路輸出
4. 增加保護功能：加入過壓 、過流保護電路

本教程詳細介紹了基于AH8650的220v轉(zhuǎn)5v/200mA非隔離電源的設(shè)計過程 ，這種設(shè)計具有成本低
、體積小、效率高的優(yōu)點，非常適合小功率電子設(shè)備的供電需求
，希望通過本教程，讀者能夠掌握非隔離電源設(shè)計的基本方法和注意事項 。

在實際商品設(shè)計中,還需要考慮EMC 、安規(guī)等要求 ，建議在原型驗證通過后
，進行完整的測試和認證，如有任何問題 ，歡迎在評論區(qū)交流討論
。

我是劉工,感謝您的閱讀
，我們下次再見！

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