开关电源适配器
的设计与制作要从主电路开始，其中功率变换电路是开关电源适配器的核心。功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构，该结构有多种类型。拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。下面介绍开关电源适配器
设计与制作的一般流程。1. 确定电路的结构
大型设备包装箱无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源，其核心都是DC/DC变换器。因此，开关电源适配器的电路结构就是指DC/DC变换器的结构。开关电源中常用的DC/DC变换器拓扑结构如下：
a) 降压式变换器（Buck Converter），亦称降压式稳压器。
b) 升压式变换器（Boost Converter），亦称升压式稳压器。
c) 反激式(亦称回扫式)变换器（Flyback Converter）。
d) 正激式变换器（Forward Converter）。
e) 半桥式变换器（Half Bridge Converter）。
f) 全桥式变换器（Full Bridge Converter）。
g) 推挽式变换器（Push-pull Converter）。
降压式变换器和升压式变换器主要用于输入、输出不需要隔离的DC/DC开关电源中；反激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的小功率AC/DC或DC/DC开关电源中；正激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的较大功率AC/DC或DC/DC开关电源中；半桥式变换器和全桥式变换器主要用于输入、输出需要隔离的大功率AC/DC或DC/DC开关电源中，其中全桥式变换器能够提供比半桥式变换器更大的输出功率；推挽式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较低输入电压的DC/DC或DC/AC开关电源中。
降压式变换器的输出电压低于输入电压，升压式变换器的输出电压大于输入电压。在反激式、正激式、半桥式、全桥式和推挽式等具有隔离变压器的DC/DC变换器中，可以通过调节高频变压器的一、二次匝数比，很方便地实现电源的降压、升压和极性变换。此类变换
器既可以是升压型，也可以是降压型，还可以是极性变换型。在设计开关电源适配器时，首先要根据输入电压、输出电压、输出电流的大小，以及是否需要电气隔离，来选择合适的电路结构。
2. 选择控制电路
旗杆底座
开关电源适配器是通过控制功率MOS场效应管或功率晶体管的导通与关断时间来实现电压变换的，其控制方式主要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合调制三种。脉冲宽度调制方式，简称脉宽调制（英文Pulse Width Modulation,缩写PWM）；脉冲频率调制方式，简称脉频调制（英文Pulse Frequency Modulation,缩写PFM）；混合调制方式，是脉冲宽度和开关频率均不固定，彼此都能改变的方式。
空烟卷
PWM方式，具有固定的开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比，因此开关周期也是固定的，这就为设计滤波电路提供了方便，所以应用最为普遍。目前，开关电源适配器大多采用此方式。为便于开关电源厂家的设计，众多IC厂家将PWM控制器设计成集成电路，以方便电源工厂选择。在早期的电源适配器产品中，我们常用的PWM控制器如下：
a) 自激振荡型RCC控制电路。
b) TL494电压型PWM控制电路。
c) SG3525电压型PWM控制电路。
d) UC3842电流型PWM控制电路。
e) TOPSwitch-II系列的PWM控制电路。
f) TinySwitch系列的PWM控制电路。
自激振荡型RCC控制电路通过启动电阻，利用高频变压器的正反馈绕组实现功率开关管的饱和导通，利用功率管的退饱和特性实现功率开关晶体管的关断。通过控制功率开关管基极电流大小实现脉冲宽度调制。具有结构简单、成本低廉的特点，适合在小功率的反激式开关电源适配器中应用，例如各种电器设备的待机电源、手机充电器等。
TL494是电压型PWM控制电路芯片，具有固定振荡频率，它包含了开关电源需要的全部控制功能，广泛应用于推挽式、半桥式、全桥式拓扑结构的开关电源。内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力，具有推或拉两种输出方式，适合驱动双极型功率开关晶体管。适合构成较大功率的开关电源。
SG3525也是电压型PWM控制电路芯片，是SG3524的改进产品，SG3524的功能与TL494的功能基本相同。SG3525内置软启动电路，具有输入欠电压锁定功能，可实现逐个脉冲关断。其驱动输出级采用了推挽式电路结构，灌电流/拉电流能力超过200mA，关断速度更快。不但能够驱动双极型功率开关晶体管，更适合驱动场效应功率管（MOSFET），以便获得更高的开关频率和电源转换效率。
UC3842是电流型PWM控制芯片电路，她具有引脚少、外围电路简单、性能优良、单价低廉等优点，适合构成小功率单端反激式开关电源，是目前单端PWM控制电路的一种优选型号。该电路具有欠电压锁定功能和大电流图腾柱式输出结构，适合驱动双极型功率管和场效应功率管。其电流型控制模式，很容易实现对每个周期的峰值电流限制，能有效防止高频变压器的磁饱和，提高了开关电源适配器的可靠性。新型网络广告
TOPSwitch-II系列单片开关电源是将PWM控制系统的全部功能集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、场效应功率管、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器即可实现输出端与电网完全隔离。外部仅需配整流滤波器、高频变压器、漏极钳位保护电路、反馈电路和输出整流滤波电路，即可构成反激式开关电源适配器。
TinySwitch系列单片开关电源是美国PI公司推出的一种高效率、小功率、低成本的四端单片开关电源专用IC。TinySwitch系列比TOPSwitch-II系列三端单片开关电源增加了一个使能端，使用也更加方便、灵活。其控制系统实际上是采用跳过周期的方式实现稳压过程的，等效为脉冲频率调制器。该系列产品特别适合制作10W以下的微型开关电源适配器或者待机电源。
在设计开关电源适配器时，要根据主电路的拓扑结构、输出功率的大小、电源的应用领域等选择合适的PWM控制电路。
开关电源适配器的制作流程(2)
开关电源适配器的设计与制作要从主电路开始，其中功率变换电路是开关电源适配器的核心。功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构，该结构有多种类型。拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。之前的文章有讲解了电路结构和控制电路，本篇文章将介绍开关电源适配器的辅助电路、电路原理图整理和高频变压制作。
1. 确定辅助电路
开关电源适配器通常由输入抗电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路等组成。其中功率变换电路是开关电源适配器的主要电路，对开关电源适配器的性能起关键作用。根据不同的拓扑结构，开关电源适配器还需要一些辅助电路才能正常工作。有些辅助电路可能包含在主要电路环节当中。开关电源适配器常见的辅助电路如下：
a) 电压反馈电路。
b) 尖峰电压吸收电路。
变速盘
c) 输入滤波电路。
d) 整流滤波电路。
e) 输出过电压保护电路。
f) 输出过电流保护电路。
g) 尖峰电流抑制电路。
其中电压反馈电路是各类开关电源适配器都具有的辅助电路。尖峰电压吸收电路是反激式开关电源适配器必需的辅助电路。输入滤波电路通常只在AC/DC变换器中出现。整流滤波电路包括工频整流滤波和高频整流滤波。自激式振荡型本身就具有输出过电流保护特性。有时还需要开关电源适配器具有防雷击保护电路，输入过电压、欠电压保护电路等。设计开发人员可以根据设计要求进行适当的选取。
2. 整理电路原理图
开关电源适配器的拓扑结构、控制电路和辅助电路确定以后，就可以整理、绘制电路原理图。以便确定所有元器件的型号、参数、形状尺寸及数量，完成个元件引脚之间的电气连接。电路原理图应按照信号流程和功能划分不同区域，力求布线清晰、整洁、密度分配合理、信号流向清楚。然后确定所有元器件的封装，以便电路板设计时的元件布局与布线。
3. 制作高频变压器
高频变压器的设计是制作开关电源适配器的技术关键。在半桥式、全桥式和推挽式开关电源中，高频变压器通过的是交变的电流，不存在直流磁化问题，设计方法和工频变压器基
本相同，只是采用的磁芯材料不同，设计起来相对比较简单。正激式开关电源的高频变压器与全桥式有相同之处，但存在直流磁化问题，设计起来要复杂一些。因此有时会在高频变压器中增加去磁绕组，以便降低设计难度。反激式开关电源在小功率开关电源中应用最为普遍，但其高频变压器的设计也最为复杂。
反激式开关电源的高频变压器相当与一只储能电感，在固定的开关频率下，其储存的能量大小直接影响开关电源的输出功率。在设计反激式开关电源的高频变压器时，需要以下几个步骤：
a) 计算一次电感量Lp.
b) 选择磁芯与骨架。
c) 计算一次绕组匝数Np。
弹性钢d) 计算二次绕组匝数Ns。
e) 计算气隙长度。
f) 检验最大磁通密度Bm。
首先要根据一次绕组的峰值电流Ip和开关电源的输出功率Po计算一次电感量Lp。然后是选择磁芯与骨架并确定相关参数。接下来依据选定的磁芯截面积和磁路长度等参数计算一次匝数Np。在根据一次和二次的变换比值计算二次绕组匝数Ns。为了防止高频变压器出现磁饱和，通常要在磁芯中加入空气间隙，还需要根据一次电感量Lp和所选磁芯参数计算气隙长度。最后还要根据峰值电流Ip、一次绕组匝数Np和磁芯参数计算最大磁通密度Bm，检验是否满足磁芯材料要求。在部分条件不能满足时，要重新选择磁芯与骨架，进行计算和检验，直到满足设计要求为止。
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