我是一名老無線電（電子）愛好者，上個世紀80年代讀高中時迷上了電子并開始自學，直到后來因為各種原因大約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，開始重拾愛好。上個月信手修好了幾個開關電源后，對反激型開關電源產生了興趣，找了很多資料一通鉆研，網購了一堆元件，準備鼓搗一番。
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早在讀大學期間，家里有一臺14寸黑白電視機因供電電壓不穩而影響收看，一怒之下，將電視機電源變壓器的次級整流由全波改為全橋（直流輸出電壓由17V提升到了35V），用555時基電路打造了一款降壓型12V開關電源，用于替代原有的線性穩壓電路，收到了非常好的效果。這次，我又萌生了嘗試555電路作為PWM驅動高反壓MOSFET功率管制作反激型開關電源的念頭。
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雖然現在現成的PWM控制IC滿天飛，型號眾多功能完善豐富，用它們搭建開關電源非常簡單，但是用分立元件實現仍然有其價值。特別對于初學者來說，原理一清二楚，有利于學習、掌握電路原理，提高理論能力和動手能力。成品的東西集成化高，內部原理看不到，對初學者不利。
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555時基電路構成可調占空比的方波脈沖發生器，驅動MOSFET功率管搭建反激型開關電源，肯定不如UC3842等專用IC方案簡單、專業，但也有其獨特之處，現將本人的設計方案、實驗結果展示給各位同好，敬請指正。
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電路如下：
元件參數：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）；開關變壓器----EI28（初級0.5mm繞63匝，次級0.6mm雙線并繞10匝，初級電感量1.14mH，氣隙0.4mm，初次級交疊）。
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工作原理：7555時基IC構成最大占空比為0.3、頻率為65KHz的無穩態多諧振蕩器，振蕩頻率由R1、R2、C1、D1定時網絡決定。其中D1的作用是C1充電過程短路R2，確保555輸出方波的占空比可以小于0.5。7555第3腳輸出方波驅動MOSFET功率管工作在開關狀態。市電220V交流經橋式整流、120μF/450V電容濾波（整流濾波電路省略）得到310V直流電壓給開關變壓器初級供電，并通過電阻R7為7555提供工作電壓。穩壓二極管D2確保555工作電壓穩定在15V并對7555起保護作用。
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開關變壓器次級輸出經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輸出電流流過光耦PC817的發光管。穩壓過程如下：如果因市電電壓波動或負載減輕導致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2.5V，導致TL431輸出給光耦的電流增大，光耦光電管導通電阻減小。注意光電管是和R1并聯的，其導通電阻減小必然影響到7555振蕩波形的占空比------C1充電時間縮短、7555輸出方波的占空比減小、開關管導通時間縮短，最終使得輸出電壓降低，最終穩定在15V。
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一旦開關管過流，其源極電阻R6兩端電壓超過0.6V，三極管T2將導通并將7555第4腳電位拉低，555停振無輸出，實現了過流保護。過流保護閾值可通過調節R6阻值來設定。
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可以看出，本設計的關鍵點是利用光耦來控制555輸出方波的占空比，從而實現穩壓。由于光耦只控制C1的充電時間（充電路徑為R1和光電管兩個并聯支路），不影響C1的放電時間（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，最低啟動頻率為65KHz，最高頻率可達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，畢竟驅動MOS型開關管用不到太大的電流。實測驅動8N60型場效應功率管時，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，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：
通電測試：220V交流輸入時，輸出電壓空載穩定在15.10V。8Ω負載（負載電流約1.88A）輸出為15.02V，4Ω負載（負載電流3.72A）輸出電壓為14.88V，可見輸出非常穩定，負載調整率（本設計為15V4A）為1.46%，非常之低。電壓調整率因缺少調壓器而暫時無法測試，從負載調整率看，估計應該也不會高。
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效率測試：用功率計測量輸入功率，用數字萬用表和精密功率電阻（假負載）測量、計算輸出功率，實測結果表明，8Ω負載的效率約72.9%，4Ω負載的效率約71.2%。長時間滿負荷通電時，散熱片溫熱，變壓器溫熱。
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特殊現象：通電后，開關變壓器有輕微吱吱吱的噪聲，應該是業余條件下手繞變壓器未浸漆的關系。
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總結與分析：實際通電測試結果證明，古老的555時基電路堪稱多面手，除了常見的海量各類應用電路之外，作為PWM核心器件用于開關電源也是可以的，能得到比較理想的結果，起碼電壓調整特性非常好。唯一令人不滿意的是電路整體效率不高，未超過80%。個人分析，效率較低的原因有以下幾點：一是沒有設置輔助供電繞組，為了確保7555有足夠的啟動電流，用了較小的啟動電阻R7，R7一般情況下耗電就已經達到了1W，導致滿載效率降低1.3%左右，輕負載時影響更大；二是GC7555驅動能力沒有NE555強，驅動輸入電容高達1000pF的8N60C難免會導致波形不夠理想，導致開關管開關損耗較大，這也是開關管明顯發熱的原因；三是電路還存在不少其他可以優化的地方沒有優化導致了效率不夠高（畢竟是驗證性的實驗電路）。后續有時間的話，我會進一步嘗試改進來提高效率。尤其是變壓器的參數設計非常粗糙，業余條件下難免偏頗較大。
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敬請同好們提出意見和指正，也歡迎相互切磋學習。
