我是一名老無(wú)線電（電子）愛(ài)好者，上個(gè)世紀(jì)80年代讀高中時(shí)迷上了電子并開(kāi)始自學(xué)，直到后來(lái)因?yàn)楦鞣N原因大約30歲左右金盆洗手不怎么接觸了，期間鼓搗了十幾年。最近一兩年比較閑，癮又犯了，開(kāi)始重拾愛(ài)好。上個(gè)月信手修好了幾個(gè)開(kāi)關(guān)電源后，對(duì)反激型開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生了興趣，找了很多資料一通鉆研，網(wǎng)購(gòu)了一堆元件，準(zhǔn)備鼓搗一番。

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早在讀大學(xué)期間，家里有一臺(tái)14寸黑白電視機(jī)因供電電壓不穩(wěn)而影響收看，一怒之下，將電視機(jī)電源變壓器的次級(jí)整流由全波改為全橋（直流輸出電壓由17V提升到了35V），用555時(shí)基電路打造了一款降壓型12V開(kāi)關(guān)電源，用于替代原有的線性穩(wěn)壓電路，收到了非常好的效果。這次，我又萌生了嘗試555電路作為PWM驅(qū)動(dòng)高反壓MOSFET功率管制作反激型開(kāi)關(guān)電源的念頭。

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雖然現(xiàn)在現(xiàn)成的PWM控制IC滿天飛，型號(hào)眾多功能完善豐富，用它們搭建開(kāi)關(guān)電源非常簡(jiǎn)單，但是用分立元件實(shí)現(xiàn)仍然有其價(jià)值。特別對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，原理一清二楚，有利于學(xué)習(xí)、掌握電路原理，提高理論能力和動(dòng)手能力。成品的東西集成化高，內(nèi)部原理看不到，對(duì)初學(xué)者不利。

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555時(shí)基電路構(gòu)成可調(diào)占空比的方波脈沖發(fā)生器，驅(qū)動(dòng)MOSFET功率管搭建反激型開(kāi)關(guān)電源，肯定不如UC3842等專用IC方案簡(jiǎn)單、專業(yè)，但也有其獨(dú)特之處，現(xiàn)將本人的設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示給各位同好，敬請(qǐng)指正。

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電路如下：

元件參數(shù)：R1----20kΩ，R2----47kΩ，R3----10Ω，R4----47kΩ，R5----100Ω，R6----0.22Ω，R7----100kΩ（2W），R8----10kΩ，R9----2kΩ，R10----3.3kΩ，R11----100Ω；C1----330pF，C2----0.68μF，C3----2200μF/25V；D1----1N4148，D2----15V（1W），D3----FR107，D4----200V TVS，D5----肖特基20A100V，OC----光耦817，D6----TL431；T1----8N60，T2----8050；IC----GC7555（MOS型）；開(kāi)關(guān)變壓器----EI28（初級(jí)0.5mm繞63匝，次級(jí)0.6mm雙線并繞10匝，初級(jí)電感量1.14mH，氣隙0.4mm，初次級(jí)交疊）。

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工作原理：7555時(shí)基IC構(gòu)成最大占空比為0.3、頻率為65KHz的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，振蕩頻率由R1、R2、C1、D1定時(shí)網(wǎng)絡(luò)決定。其中D1的作用是C1充電過(guò)程短路R2，確保555輸出方波的占空比可以小于0.5。7555第3腳輸出方波驅(qū)動(dòng)MOSFET功率管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。市電220V交流經(jīng)橋式整流、120μF/450V電容濾波（整流濾波電路省略）得到310V直流電壓給開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)供電，并通過(guò)電阻R7為7555提供工作電壓。穩(wěn)壓二極管D2確保555工作電壓穩(wěn)定在15V并對(duì)7555起保護(hù)作用。

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開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)輸出經(jīng)D5整流、C3濾波，獲得直流輸出電壓。取樣電阻R8、R9為TL431提供2.5V取樣電壓，TL431輸出電流流過(guò)光耦PC817的發(fā)光管。穩(wěn)壓過(guò)程如下：如果因市電電壓波動(dòng)或負(fù)載減輕導(dǎo)致15V直流輸出電壓有所升高，則取樣電阻R9提供給TL431的電壓將超過(guò)2.5V，導(dǎo)致TL431輸出給光耦的電流增大，光耦光電管導(dǎo)通電阻減小。注意光電管是和R1并聯(lián)的，其導(dǎo)通電阻減小必然影響到7555振蕩波形的占空比------C1充電時(shí)間縮短、7555輸出方波的占空比減小、開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間縮短，最終使得輸出電壓降低，最終穩(wěn)定在15V。

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一旦開(kāi)關(guān)管過(guò)流，其源極電阻R6兩端電壓超過(guò)0.6V，三極管T2將導(dǎo)通并將7555第4腳電位拉低，555停振無(wú)輸出，實(shí)現(xiàn)了過(guò)流保護(hù)。過(guò)流保護(hù)閾值可通過(guò)調(diào)節(jié)R6阻值來(lái)設(shè)定。

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可以看出，本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)是利用光耦來(lái)控制555輸出方波的占空比，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。由于光耦只控制C1的充電時(shí)間（充電路徑為R1和光電管兩個(gè)并聯(lián)支路），不影響C1的放電時(shí)間（放電路徑只有R2），因此工作頻率并不固定，7555輸出方波的低電平脈寬固定、高電平脈寬可調(diào)，最低啟動(dòng)頻率為65KHz，最高頻率可達(dá)92kHz。

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之所以選擇MOS型GC7555，而非雙極性NE555，是考慮到MOS型高頻特性更好，工作電流很小容易啟動(dòng)，畢竟驅(qū)動(dòng)MOS型開(kāi)關(guān)管用不到太大的電流。實(shí)測(cè)驅(qū)動(dòng)8N60型場(chǎng)效應(yīng)功率管時(shí)，GC7555只需0.9mA的電流，加上7555本身及外圍阻容一共1.5mA的平均電流即可。同時(shí)，MOS型7555的第5腳可以不接退耦電容，空著即可。

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用洞洞板焊接后的成品圖如下：

通電測(cè)試：220V交流輸入時(shí)，輸出電壓空載穩(wěn)定在15.10V。8Ω負(fù)載（負(fù)載電流約1.88A）輸出為15.02V，4Ω負(fù)載（負(fù)載電流3.72A）輸出電壓為14.88V，可見(jiàn)輸出非常穩(wěn)定，負(fù)載調(diào)整率（本設(shè)計(jì)為15V4A）為1.46%，非常之低。電壓調(diào)整率因缺少調(diào)壓器而暫時(shí)無(wú)法測(cè)試，從負(fù)載調(diào)整率看，估計(jì)應(yīng)該也不會(huì)高。

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效率測(cè)試：用功率計(jì)測(cè)量輸入功率，用數(shù)字萬(wàn)用表和精密功率電阻（假負(fù)載）測(cè)量、計(jì)算輸出功率，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，8Ω負(fù)載的效率約72.9%，4Ω負(fù)載的效率約71.2%。長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷通電時(shí)，散熱片溫?zé)幔儔浩鳒責(zé)帷?/span>

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特殊現(xiàn)象：通電后，開(kāi)關(guān)變壓器有輕微吱吱吱的噪聲，應(yīng)該是業(yè)余條件下手繞變壓器未浸漆的關(guān)系。

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總結(jié)與分析：實(shí)際通電測(cè)試結(jié)果證明，古老的555時(shí)基電路堪稱多面手，除了常見(jiàn)的海量各類應(yīng)用電路之外，作為PWM核心器件用于開(kāi)關(guān)電源也是可以的，能得到比較理想的結(jié)果，起碼電壓調(diào)整特性非常好。唯一令人不滿意的是電路整體效率不高，未超過(guò)80%。個(gè)人分析，效率較低的原因有以下幾點(diǎn)：一是沒(méi)有設(shè)置輔助供電繞組，為了確保7555有足夠的啟動(dòng)電流，用了較小的啟動(dòng)電阻R7，R7一般情況下耗電就已經(jīng)達(dá)到了1W，導(dǎo)致滿載效率降低1.3%左右，輕負(fù)載時(shí)影響更大；二是GC7555驅(qū)動(dòng)能力沒(méi)有NE555強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)輸入電容高達(dá)1000pF的8N60C難免會(huì)導(dǎo)致波形不夠理想，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)損耗較大，這也是開(kāi)關(guān)管明顯發(fā)熱的原因；三是電路還存在不少其他可以優(yōu)化的地方?jīng)]有優(yōu)化導(dǎo)致了效率不夠高（畢竟是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)電路）。后續(xù)有時(shí)間的話，我會(huì)進(jìn)一步嘗試改進(jìn)來(lái)提高效率。尤其是變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)非常粗糙，業(yè)余條件下難免偏頗較大。

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敬請(qǐng)同好們提出意見(jiàn)和指正，也歡迎相互切磋學(xué)習(xí)。