本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及帶有源功率因數(shù)校正的高可靠性的交流或直流變換為直流的開關(guān)電源。

背景技術(shù)：

目前，開關(guān)電源應用很廣，對于輸入功率在75W以下，對功率因數(shù)(PF，Power Factor，也稱功率因素)不作要求的場合，反激式(Fly-back)開關(guān)電源占主流。對于輸入功率大于75W的電源，甚至是很多照明用的開關(guān)電源式驅(qū)動器，盡管功率在75W以下，國家標準對其功率因數(shù)有要求。

目前已有采用功率因數(shù)校正電路解決這一問題，功率因數(shù)校正電路簡稱為PFC電路，是Power Factor Correction的縮寫。一種低成本的方式是：在整流橋和濾波電容之間串聯(lián)一只電感，由于都是無源器件，仍稱為無源功率因數(shù)校正。有源功率因數(shù)校正是“Active Power Factor Correction”的中文名稱,簡稱APFC，通常的定義為：在整流器和負載之間接入一個DC-DC開關(guān)變換器，應用電流反饋技術(shù)，使輸入端電流i_i波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形，可以使i_i接近正弦波。從而使輸入端電流的總諧波失真THD小于5％。而功率因數(shù)可以提高到0.99或更高。由于這個方案中使用了有源器件，故稱為有源功率因數(shù)校正，一般PF值做到0.9以上，就可以滿足很多國家的標準，若負載為開關(guān)電源，那么，系統(tǒng)就是帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，又叫兩級變換式開關(guān)電源，作為第一級PFC負載的第二級開關(guān)電源，通常稱為主功率級變換器，簡稱主功率級。

整流橋中串入功率因數(shù)校正電感，仍屬無源功率因數(shù)校正，不是有源功率因數(shù)校正。我們把整流后直接濾波的開關(guān)電源，以及整流橋串入功率因數(shù)校正電感，再濾波的開關(guān)電源，因為只有一級功率變換電路，都定義為：直接濾波式開關(guān)電源。

圖1示出了一種主流的Boost APFC電路，一般都寫為Boost PFC電路，這是因為，帶有Boost電路的，一定是有源功率因數(shù)校正電路，在圖1的電路的輸出端Vo，再接上其它的功率級DC-DC變換器，即主功率級，就是標準的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源。反激變換器、半橋變換器、LLC變換器，不對稱半橋，單管正激電路都可以成為主功率級。

整流橋Z101一般由四個整流二極管組成，申請?zhí)?01210056555.9的授權(quán)發(fā)明說明書中的圖4-1、圖4-2、圖4-3給出了整流橋的幾種公知畫法。

傳統(tǒng)的BOOST功率因數(shù)校正電路，其工作原理可以參見電子工業(yè)出版社的《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》第190頁、191頁，該書ISBN號7-121-00211-6。

因電解電容單位體積的電容量非常大，所以在帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源中，也使用了電解電容，圖1中的C101是PFC的濾波電容，一般為電解電容，以下簡稱電解。BOOST功率因數(shù)校正電路需要使用耐壓高達輸入交流電峰值以上的電解，對于我國的220VAC市電，考慮偶爾電壓會升至264VAC，峰值為373V，需使用耐壓400V以上的電解作為BOOST功率因數(shù)校正電路的輸出濾波電容；為了獲得良好功率因數(shù)，BOOST功率因數(shù)校正電路的輸出電壓一般定在400V左右，使用的電解一般為450V耐壓，有的廠商配合地推出420V耐壓的電解。由于BOOST功率因數(shù)校正電路的輸出電壓已經(jīng)為400V之高，給后續(xù)的第二級的主功率級拓撲選擇帶來麻煩，如計算機輸出電壓為12V、5V以及3.3V，從400V降到這么低的電壓，需要用高耐壓、大電流、低內(nèi)阻的MOS管作為開關(guān)管。正因為如此，全球?qū)祲菏焦β室驍?shù)校正電路研究日益加強。

如美國專利公開號US 2010123448的《CONTROLIED ON-TIME BUCK PFC》美國專利公開說明書示出了一種降壓式PFC電路，按其公開的技術(shù)方案，使用了BUCK電路，PWM方式控制BUCK電路中的開關(guān)。

再如中國已授權(quán)的申請?zhí)枮?01210271808.4的《一種降壓式PFC電路》也是一種降壓式功率因數(shù)校正電路，同樣使用電解作為PFC的濾波電容。

隨著工業(yè)領(lǐng)域中智能化系統(tǒng)的推廣，使用電解作為PFC的濾波電容的不足之處也隨之體現(xiàn)出來，見圖1，因為使用了電解C101，而該電解的特性也因此限制了開關(guān)電源的用途，電解在高溫和低溫下的壽命一直是業(yè)界難題，眾所周知，電容C101經(jīng)常為400V至450V耐壓的電解，而耐壓大于250V的電解，其低溫一般只能工作到-25℃。即在-40℃的環(huán)境下，如東北三省、新疆、以及高緯度的國家與地區(qū)，開關(guān)電源的使用變得棘手，當然，可以使用如CBB薄膜電容來濾波，但體積過大、成本過高。

對于使用降壓式功率因數(shù)校正電路的開關(guān)電源，由于降壓式PFC輸出電壓低，其濾波用的PFC電解要承受的紋波電流更大，其使用壽命也不容忽視。

當然，還有一種功率因數(shù)校正電路，使用BUCK-BOOST作為功率因數(shù)校正電路的主拓撲，可以降壓，也可以升壓，但控制復雜，目前并沒有普及。

為了方便，帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，我們簡單地分為三個部分：功率因數(shù)校正電路，濾波電路，主功率級。如圖1中，整流橋Z101、L101、二極管D101和開關(guān)管Q101以及PWM控制電路組成了功率因數(shù)校正電路；本申請為了描述方便，把本來屬于功率因數(shù)校正電路的濾波用的電解C101獨立出來，看作是濾波電路，濾波電路可以是一只電解，也可以是電解和高壓貼片電容的并聯(lián)，也可以是電解和CBB類的薄膜電容并聯(lián)，也可以是π型濾波電路，也可是低壓電解串聯(lián)后再和其它高壓電容并聯(lián)；在圖1的電路的輸出端Vo，連接的其它的功率級DC-DC變換器，就是所述的主功率級，注，圖1中并未畫出功率級。

設(shè)計一臺開關(guān)電源時，經(jīng)常面臨電解C101的壽命問題，在實際使用中，很多開關(guān)電源達不到使用壽命，其主因就是濾波用的電解提前失效。很多要求較高的場合，采用了冗余設(shè)計，使用兩個開關(guān)電源互為備份，壞了一個，還可以正常工作。成本太高，且仍然不知道其中開關(guān)電源是什么時間失效，也不方便準備備品。

常見的非冗余設(shè)計場合，一旦開關(guān)電源失效，將會引起很多連帶失效，從而使得損失被擴大，據(jù)統(tǒng)計，合格設(shè)計的開關(guān)電源發(fā)生失效，97％以上是由濾波的電解先行失效引起的。

現(xiàn)有的大部份使用電解的開關(guān)電源，尚不能對電解的失效進行有效的預先告知。在發(fā)明人的申請?zhí)枮?01610040059.2的現(xiàn)有專利申請《一種帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源》中，給出一種解決方案，為了方便，該專利申請201610040059.2以下稱為現(xiàn)有專利A。

參見現(xiàn)有專利A的圖2，為了方便，引用了現(xiàn)有專利A的圖2作為本申請的圖2，并進行了編號調(diào)整：現(xiàn)有專利A的C1調(diào)整為本申請圖2中的CA1，現(xiàn)有專利A的C2調(diào)整為本申請圖2中的CA2，即本申請圖2中的CA1表示現(xiàn)有專利A的C1，本申請圖2中的CA2表示現(xiàn)有專利A的C2。

現(xiàn)有專利A的解決方案描述：在電解C101的PFC供電回路中串入指示電路，并增加電容CA1，指示電路由發(fā)光單元和電感L并聯(lián)組成，確保PFC直流供電通過電感L的電流方向與發(fā)光單元的導通方向相反，電解C101也就成了CA2，當電解CA2正常時，主功率級的激磁電流基本上不出現(xiàn)在電感L中，LED不發(fā)光；電解CA2的ESR上升較大時，主功率級的激磁電流出現(xiàn)在L中，且主功率級內(nèi)的功率管關(guān)斷時，流過L的激磁電流無法突變，經(jīng)過發(fā)光器LED續(xù)流，同時驅(qū)動LED發(fā)光，這樣來提醒使用者：開關(guān)電源的電解CA2的ESR已上升，已存在失效的風險，避免損失的擴大，具有低成本、效率不變、實施容易的特點。

現(xiàn)有專利A使用了電感L，并增加電容CA1構(gòu)成了π型濾波電路，才能實現(xiàn)在濾波電解完全失效前提供指示，在開關(guān)電源完全失效前預先告知。由于CA1要承受PFC電路的高頻紋波，要求CA1的最大紋波電流大，要求CA1的ESR很低，CA1的容量就不會太低，CA1的成本就會很高。同時該電路要串聯(lián)于PFC電路與濾波電解電容之間，對原有的電路要進行改動。

另外，因為使用了電感L，在開關(guān)電源PFC電路以及主功率級的高次諧波下，使得電容CA1和CA2獨立吸收高次諧波，不利于電磁兼容(EMC)性能的提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決現(xiàn)有的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源存在的不足，提供一種帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，實現(xiàn)在濾波電解電容完全失效前提供指示，同時不使用π型濾波電路，不存在影響EMC性能的電感L和電容CA1，以更低成本實現(xiàn)在開關(guān)電源完全失效前的預先告知。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，包括功率因數(shù)校正電路，濾波電路，主功率級，一個具有兩個端子的指示電路，交流輸入經(jīng)功率因數(shù)校正電路連接濾波電路，濾波電路和主功率級并聯(lián)，濾波電路中至少包括一只與主功率級并聯(lián)的電解電容，其特征是：指示電路與電解電容并聯(lián)。

優(yōu)選地，指示電路方案一包括第一電阻、第一電容、第一二極管和第一發(fā)光二極管，第一電阻和第一二極管和第一發(fā)光二極管這個三個器件并聯(lián)，其中第一發(fā)光二極管和第一二極管反向并聯(lián)，并聯(lián)后形成的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的端子以第一二極管的陽極、第一二極管的陰極進行區(qū)分，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)再與第一電容串聯(lián)，并形成一個串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)，所述的串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的兩個端子分別為第一端子、第二端子。

優(yōu)選地，指示電路方案二包括第一電阻、第二電阻；第一電容、第二電容；第一二極管和第二二極管、以及第一發(fā)光二極管；其連接關(guān)系為：第二電阻與第一發(fā)光二極管串聯(lián)，形成具有兩端子的第一網(wǎng)絡(luò)，第一網(wǎng)絡(luò)與第二電容與第一電阻同時并聯(lián)，形成具有兩端子的第二網(wǎng)絡(luò)，第二網(wǎng)絡(luò)再與第二二極管串聯(lián)，形成具有兩端子的第三網(wǎng)絡(luò)，第三網(wǎng)絡(luò)的特征是，第二二極管和第一發(fā)光二極管為同向；第三網(wǎng)絡(luò)與第一二極管反向并聯(lián)，形成具有兩端子的第四網(wǎng)絡(luò)，第四網(wǎng)絡(luò)再與第一電容串聯(lián)，并形成一個串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)，所述的串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的兩個端子分別為第一端子、第二端子。

工作原理將結(jié)合實施例，進行詳細的闡述。

本發(fā)明的有益效果為：

成本比使用π型濾波電路的現(xiàn)有技術(shù)低，不存在影響EMC性能的電感L，也不存電容CA1，成本低，體積小，同樣實現(xiàn)：當電解電容失效前，該指示燈發(fā)光二極管發(fā)光或光耦中的發(fā)光二極管有電流流過，光耦輸出一個隔離的信號以提示使用者或其它電路。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的PFC部份的原理圖；

圖2為現(xiàn)有專利A的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖；

圖3為本發(fā)明第一實施例的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖；

圖4為第一實施例中主功率級開關(guān)管驅(qū)動電壓與激磁電流時序圖；

圖5為第一實施例中PFC對電解充電、主功率級的激磁電流i_M的路徑示意圖；

圖6為圖5主功率級的高頻充、放電電流相關(guān)的等效電路圖；

圖7-1為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式一原理圖；

圖7-2為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式二原理圖；

圖7-3為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式三原理圖；

圖7-4為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式四原理圖；

圖7-5為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式五原理圖；

圖7-6為本發(fā)明指示電路方案一對應的實施方式六原理圖；

圖8為本發(fā)明第二實施例的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖；

圖8-1為本發(fā)明指示電路方案二對應的實施方式一原理圖；

圖8-2為本發(fā)明指示電路方案二對應的實施方式二原理圖；

圖8-3為本發(fā)明指示電路方案二對應的實施方式三原理圖；

圖8-4為本發(fā)明指示電路方案二對應的實施方式四原理圖；

圖9為本發(fā)明第三實施例的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖。

具體實施方式

第一實施例

圖3示出了本發(fā)明第一實施例，為帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖，包括功率因數(shù)校正電路PFC，濾波電路200，主功率級300，一個具有兩個端子的指示電路400，交流輸入IN經(jīng)功率因數(shù)校正電路PFC連接濾波電路200，濾波電路200和主功率級300并聯(lián)，濾波電路中至少包括一只與主功率級并聯(lián)的電解電容CA2，其特征是：指示電路400與電解電容CA2并聯(lián)，指示電路400至少包括第一電阻R1、第一電容C1、第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED。

指示電路的方案一：第一電阻R1、第一電容C1、第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED，第一電阻R1和第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED這個三個器件并聯(lián)，其中第一發(fā)光二極管LED和第一二極管D1反向并聯(lián)，并聯(lián)后形成的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24的端子以第一二極管D1的陽極、第一二極管D1的陰極進行區(qū)分，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24再與第一電容C1串聯(lián)，并形成一個串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)，所述的串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，就是指示電路400，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400的兩個端子分別為第一端子1、第二端子2，該串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400也是本發(fā)明的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的功能主體。

第一電容C1以下簡稱為C1，第一電阻R1以下簡稱為R1，第一發(fā)光二極管LED以下簡稱為LED，其它器件相似。

LED采用Φ3mm紅色高亮的，為了方便，發(fā)光二極管簡稱為發(fā)光管，型號為3AR2UD，電容C1為333/630V的貼片電容，標稱容量為0.033uF，D1為1N4148，R1為12K的貼片電阻，按圖3組成帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，使用了120W電源，型號為LI 120-10B12，其主控芯片采用TEA1716，其濾波用電解CA2為150uF/400V，為國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)電容，PFC工作頻率為60-100KHz，其主功率級為LLC電路，工作頻率為100-120KHz。

要注意是的：圖3中指示電路400直接與開關(guān)電源中電解CA2并聯(lián)，正向并聯(lián)或反向并聯(lián)都可以，正向并聯(lián)：即端子1連接濾波電解的正極，端子2連接濾波電解的負極；或反向并聯(lián)：端子1連接濾波電解的負極，端子2連接濾波電解的正極。下文會專門講解。

當?shù)谝粚嵤├哉虿⒙?lián)方式焊入，實測該電源的各方面指標，均和之前的相同，特別是變換效率，沒有出現(xiàn)可以觀察到的下降，仍保持在93.7％，且發(fā)光管LED不發(fā)光。

為了驗證本發(fā)明是可以工作的，發(fā)明人采用了之前首創(chuàng)的方法來測試第一實施例：

由于失效的電解電容難以覓得，在上述的濾波用電解電容中，串入可調(diào)電阻，來模擬性能已經(jīng)下降的電解電容，可調(diào)電阻在這里的可調(diào)范圍是0-39Ω，當把可調(diào)電阻的阻值調(diào)到5.1Ω時，相當于150uF/400V的電解電容的ESR從良品時的0.4Ω左右已上升至5.5Ω，電解電容的性能已接近不能使用的邊緣。

此時，圖3中的發(fā)光管LED發(fā)光，且工作電流的平均值實測為1.9mA。

通過選取不同容量的電容C1，初步調(diào)節(jié)指示的靈敏度，電容C1的容量小，靈敏度低；電容C1的容量大，靈敏度高。由于發(fā)光管在發(fā)光時，存在1.6V至2.2V的正向壓降，可以在發(fā)光管LED兩端并聯(lián)電阻R1來調(diào)節(jié)靈敏度，如本例中，R1若采用1.6K的電阻，那么，1mA以下的峰值電流在R1兩端產(chǎn)生的電壓在1.6V以下，這時發(fā)光管LED不發(fā)光。

注：白光發(fā)光管的導通壓降為3.0V左右，紅色的與綠色的也不同，而光耦內(nèi)部的發(fā)光器導通壓降為1.1V左右。

工作原理：參見圖3，當電解電容正常時，那么其ESR為0.4Ω，濾波用電解CA2兩端的紋波電流有三種，以開關(guān)電源滿載工作時為例說明。

一種為對電解CA2充電的電流，來自PFC電路，PFC工作頻率為60-100KHz，即充電的電流的頻率在60-100KHz區(qū)間；第二種為電解CA2對主功率級300放電，放電的電流為主功率級300的激磁電流，其工作頻率為100-120KHz，即充放電均為高頻紋波電流；第三種：在CA2的兩端，按PFC現(xiàn)有的理論，還存在一個PFC電路輸出的低頻紋波，其頻率為輸入IN的市電頻率2倍，且是標準的正弦波，稱為2倍工頻大紋波，事實上為第一種的包絡(luò),即第一種的高頻紋波電流被CA2濾波后的低頻紋波，PFC電路要求輸入的電流與電壓同相，即PFC電路的輸出功率為電壓與電流的乘積，兩個正弦的乘積為一個2倍頻的余弦加上一個常數(shù)，常數(shù)即為直流份量。

主功率級的激磁電流i_M如圖4所示，其中，Ugs為主功率級中開關(guān)管上管的柵極與源極的驅(qū)動電壓，激磁電流i_M的路徑見圖5,充電電流也是高頻電流：從PFC到CA2形成環(huán)路。

由于C1容量較小，為0.033uF，相比CA2的150uF，C1中的充電、放電電流僅為CA2的萬分之二，CA2的充電、放電電流約為0.34A，那么，流過C1的充電、放電電流僅為0.07mA，這時，LED因為存在R1而不發(fā)光。

電解CA2在60KHz的開關(guān)頻率下的容抗為1/(2πfC)，計算出來為17.7mΩ，遠小于其ESR，在60KHz下，ESR起主要作用；圖4示出的波形不是正弦波，其基波是正弦波，其諧波頻率都比60KHz要高，所以這里只是估算。

對CA2充電和放電電流，總稱為i_ALL，這個電流在CA2的ESR上形成的壓降，參見圖6，為U＝IR＝0.34×0.4＝0.136V。即在圖6中，端子1和2之間存在一個波動的高頻紋波，其波形形狀同圖4中i_M的波形，這是放電波形，事實上，還存在充電波形，遠比圖4中的波形復雜，顯然0.136V的平均值不足以讓LED導通而發(fā)光。

當電解CA2的ESR從良品時的0.4Ω左右已上升至5.5Ω，即電解CA2已接近失效邊緣。這個充、放電電流在CA2的ESR上形成的壓降，以放電電流為例，參見圖6，為U＝IR＝0.34×5.5＝1.87V。即在圖6中，端子1和2之間存在一個波動的高頻紋波，其波形形狀同圖4中i_M的波形，顯然1.87V為平均值，峰值約為其1.4至2倍，約為3.2V，這個電壓經(jīng)過C1后，足以讓LED導通而發(fā)光。

C1為0.033uF，其容量較小，但在60KHz的頻率下，其容抗為80.4Ω，可以為LED提供足夠的工作電流而發(fā)光，并起限流作用，調(diào)節(jié)其容量可以得到不同的工作電流。

本發(fā)明的工作原理不算復雜，C1的容量小，C1具有通高頻、阻低頻的作用；在CA2的兩端，按PFC現(xiàn)有的理論，還存在一個PFC電路輸出的低頻紋波，其頻率為輸入IN的市電頻率2倍，且是標準的正弦波，稱為2倍工頻大紋波，PFC電路引起的2倍工頻大紋波通過C1的電流極小，在電阻R1上產(chǎn)生的壓降不足以點亮LED，而隨著電解CA2的ESR上升，功率級300的高頻激磁電流和PFC的高頻充電電流在ESR上產(chǎn)生的壓降同步升高，形成的高頻紋波電壓隨著電解CA2的老化而升高，C1具有通高頻的作用，ESR上的高頻紋波電壓到達一定的閥值時，會點亮LED而發(fā)光，調(diào)節(jié)R1的阻值可以調(diào)節(jié)閥值的大小，即高頻紋波電壓通過電容C1的電流在R1兩端形成的壓降低于LED的導通電壓，LED不導通，LED也無法為R1分流從而不發(fā)光。

C1的取值方法：市電的工頻2倍最高為120Hz，目前開關(guān)電源的工作頻率一般在可聽音頻之外，為22KHz，那么，頻率的比值為(22000/120)＝183.3倍，C1的取值在被監(jiān)視的電解電容CA2的183.3分之一以下即可。如CA2為150uF，那么C1應在(150uF/183.3)＝0.818uF以下，由于電容的標稱值是按E-3、E-6、E-12等系列取值的，這里可以取0.82uF以下。

這樣驅(qū)動發(fā)光管LED發(fā)光來實現(xiàn)發(fā)明目的，提醒使用者：該電解CA2的ESR已上升至關(guān)注點，以便使用者決定下一步的措施。本例中，把帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的負載降至30％，LED仍發(fā)光，工作電流降至0.45mA，使用高亮度的發(fā)光管仍然很醒目。

此時，電解電容仍能工作，但由于主功率級的激磁電流在ESR上存在較大發(fā)熱量，本例中為0.24W，該電解電容已處于高發(fā)熱量下，已在加速衰老中，一般情況下，會在幾十小時至幾百小時中，ESR快速上升，引起發(fā)熱進一步加大，直至失效，容量喪失，從而引起如開關(guān)管炸毀等一系列失效。

C1和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24串聯(lián)說明：C1和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24串聯(lián)，由于是串聯(lián)回路，互換位置后功能相同，所以指示電路的方案一包括的串聯(lián)方式有多種，但功能都相同，如下述：

(a)D1的陰極向下，C1在上邊，如圖3中400、或獨立出來的圖7-1所示，D1的陽極連接C1的一端，C1的另一端為指示電路的第一端子1，D1的陰極為指示電路的第一端子2；

(b)D1的陰極向下，C1在下邊，如圖7-2所示，D1的陰極連接C1的一端，D1的陽極為指示電路的第一端子1，C1的另一端為指示電路的第二端子2；

(c)D1的陰極向上，C1在上邊，如圖7-3所示，D1的陰極連接C1的一端，C1的另一端為指示電路的端子1；D1的陽極為指示電路的端子2；事實上，這與上述(b)的圖7-2的方式是完全相同的，(b)方式的端子1等于(c)的端子2，(b)方式的端子2等于(c)的端子1，即把圖7-3的端子1和2互換一下，完全與圖7-2的(b)相同；

(d)D1的陰極向上，C1在下邊，如圖7-4所示，D1的陽極連接C1的一端，C1的另一端為指示電路的端子2；D1的陰極為指示電路的端子1；事實上，這與上述的圖7-1的(a)方式是完全相同的，(a)方式的端子1等于(d)的端子2，(a)方式的端子2等于(d)的端子1，即把(d)方式的1和2互換一下，完全與圖7-1的(a)相同。

即真正有效的連接方式只有上述的圖7-1的(a)和圖7-2的(b)方式，電容C1和網(wǎng)絡(luò)24串聯(lián)，由于是串聯(lián)回路，器件互換位置后功能相同，這是公知技術(shù)，圖7-2的(b)方式就是把圖7-1的(a)方式的C1和網(wǎng)絡(luò)24互換位置而已，即本質(zhì)上，圖7-1的(a)和圖7-2的(b)方式是等效的。即指示電路的方案一包括了上述的四種連接方式。

另外，電容C1可用兩只電容串聯(lián)得到，那么，把圖7-1的電容C1，用電容C1a和C1b串聯(lián)替代，就得到圖7-5的實施方式，圖7-1的電路和圖7-5的電路是等效的。正如前文所述，串聯(lián)回路，器件互換位置后功能是相同的，進一步地，把電容C1b和網(wǎng)絡(luò)24互換位置，就得到圖7-6示出的實施方式。

把圖7-2的電路、圖7-3的電路、圖7-4的電路、圖7-5的電路、圖7-6的電路替換圖3中指示電路400，都可以正常工作，可見，第一實施例的六個電路可以實現(xiàn)發(fā)明目的。圖7-6的電路替換圖2中指示電路400得到的實施方式，有其優(yōu)點：當電源的開關(guān)頻率比較高時，電容C1a和C1b分別在上邊和下邊，且容量很小，可以實現(xiàn)發(fā)光二極管和開關(guān)電源的電氣隔離，因為市電的頻率低，通過電容C1a和C1b的漏電流容易控制在限定值以下來實現(xiàn)安規(guī)達標。

同樣，把功率級300由LLC電路換為普通筆記本電腦電源適配器的功率級，大體為：功率65W，主控芯片為NCP1234，反激拓撲，輸出電壓為19V，3.42A，并去了其整流濾波電路，只保留功率級。調(diào)節(jié)R1為22K，圖3示出的本發(fā)明，即帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源一樣實現(xiàn)發(fā)明目的。圖3中，功率級也可以更換為半橋變換電路，或單管正激電路，或全橋電路，實測電路都是可以實現(xiàn)發(fā)明目的；PFC電路更換為降壓式PFC電路，電路也是可以正常工作的。

其實第一實施例的內(nèi)容中，包括了多種實施方式，為了節(jié)約篇幅，僅以一個總的“第一實施例”來概括，其實是一個系列實施例。第一實施例中流過發(fā)光管LED的電流不是直流電，而是與PFC、功率級300同頻的、復雜的高頻疊加電流，當LED的引線較長時，其電磁輻射不容忽視；把發(fā)光管LED換成光耦中的發(fā)光器時，光耦的輸出電流也是周期性出現(xiàn)，不是一個穩(wěn)定的信號，這會給后續(xù)的電路造成麻煩。第二實施例示出了解決方案。

第二實施例

第二實施例參見圖8，圖8示出了本發(fā)明第一實施例，為帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖，包括功率因數(shù)校正電路PFC，濾波電路200，主功率級300，一個具有兩個端子的指示電路400，交流輸入IN經(jīng)功率因數(shù)校正電路PFC連接濾波電路200，濾波電路200和主功率級300并聯(lián)，濾波電路中至少包括一只與主功率級并聯(lián)的電解電容CA2，其特征是：指示電路400與電解電容CA2并聯(lián)，指示電路400至少包括第一電阻R1、第一電容C1、第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED。

指示電路采用方案二：指示電路400還包括第二電阻R2、第二電容C2、第二二極管D2；若放到一起描述，即為：指示電路400包括第一電阻R1、第二電阻R2；第一電容C1、第二電容C2；第一二極管D1和第二二極管D2、以及第一發(fā)光二極管LED；其連接關(guān)系為：第二電阻R2與第一發(fā)光二極管LED串聯(lián)，形成具有兩端子的第一網(wǎng)絡(luò)21，為了簡潔，把圖8中的指示電路400獨立出來，參見圖8-1，第一網(wǎng)絡(luò)21與第二電容C2與第一電阻R1同時并聯(lián)，形成具有兩端子的第二網(wǎng)絡(luò)22，第二網(wǎng)絡(luò)22再與第二二極管D2串聯(lián)，形成具有兩端子的第三網(wǎng)絡(luò)23，第三網(wǎng)絡(luò)23的特征是，第二二極管D2和第一發(fā)光二極管LED為同向；第三網(wǎng)絡(luò)23與第一二極管D1反向并聯(lián)，形成具有兩端子的第四網(wǎng)絡(luò)24，第四網(wǎng)絡(luò)24再與第一電容C1串聯(lián)，并形成一個串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)，就是指示電路400，所述的串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)400簡稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400的兩個端子分別為第一端子1、第二端子2，該串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400也是本發(fā)明帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的功能主體。

主功率級300采用了反激電路拓撲。

第二二極管D2和第一發(fā)光二極管LED為同向：第三網(wǎng)絡(luò)23中，假設(shè)R1開路，電容C2對于直流來說，相當于開路，那么，從第三網(wǎng)絡(luò)23下端流入的電流，經(jīng)過LED后，再經(jīng)過D2，從第三網(wǎng)絡(luò)23上端流出，D2和LED都處于正向?qū)顟B(tài)，這種串聯(lián)方式，叫同向。D2和LED都處于正向?qū)顟B(tài)，相當于壓降更大的一個二極管，它的陰極就是第三網(wǎng)絡(luò)23的陰極，直流電流可以從網(wǎng)絡(luò)的陰極向外流出，它的陽極就是第三網(wǎng)絡(luò)23的陽極，直流電流可以從網(wǎng)絡(luò)的陽極向內(nèi)流入。

第三網(wǎng)絡(luò)23與第一二極管D1反向并聯(lián)，就是指：第三網(wǎng)絡(luò)23陰極連接D1的陽極，第三網(wǎng)絡(luò)23的陽極連接D1的陰極。

工作原理：參見圖8，當電解CA2正常時，為68uF/400V，其ESR約為0.5Ω，電解CA2兩端的紋波電流有三種，第一種為PFC電路對電解CA2充電的高頻電流，頻率為60-100KHz；第二種為電解CA2對主功率級300放電的高頻電流，頻率為65KHz；第三種為第一種的高頻紋波電流被CA2濾波后的低頻紋波,為標準的正弦波，2倍工頻大紋波。

C1容量較小，在2倍工頻大紋波的低頻下，為100Hz或120Hz，C1的容抗大，流過C1的電流極小，經(jīng)過D2整流后，C2濾波后，在R1的兩端形成的電壓不足以點亮LED。

而隨著電解CA2的ESR上升，功率級300的高頻激磁電流在ESR上產(chǎn)生的壓降同步升高，形成的高頻紋波電壓隨著電解CA2的老化而升高，C1具有通高頻的作用，ESR上的高頻紋波電壓到達一定的閥值時，經(jīng)過D2整流，C2濾波后，在R1的兩端形成的電壓足以點亮LED，R2起到限流作用。

這樣，流過發(fā)光管LED的電流是純凈的直流電，其電磁輻射直接降為零，把發(fā)光管LED換成光耦中的發(fā)光器時，光耦的輸出電流也是極為穩(wěn)定的直流信號，這會給后續(xù)的電路帶來便利。

元件參數(shù)為：CA2正為68uF/400V，C1為473/630V的貼片電容，標稱容量為0.047uF，C2為104/16V的貼片電容，D1和D2均為1N4148，R2為1K，R1為10K，LED為3AR2UD。功率級300為普通筆記本電腦電源適配器的功率級，大體為：功率65W，主控芯片為NCP1234，反激拓撲，輸出電壓為19V，3.42A，并去了其整流濾波電路，只保留功率級。

開關(guān)電源的負載為100％時，電解CL的ESR上升至5Ω時，LED中的電流為1.2mA；把帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的負載降至30％，LED仍發(fā)光，工作電流降至0.32mA，使用高亮度的發(fā)光管仍然很醒目。這樣驅(qū)動發(fā)光管LED發(fā)光來實現(xiàn)發(fā)明目的，提醒使用者：該電解CA2的ESR已上升至關(guān)注點，以便使用者決定下一步的措施。

第二實施例也有多種實施方式，構(gòu)成系列實施方式，網(wǎng)絡(luò)21中的R2與LED串聯(lián)存在兩種連接方式：

(a)LED的陰極與R2的一端相連接，參見圖8-1中的網(wǎng)絡(luò)21中所示；

(b)LED的陽極與R2的一端相連接，參見圖8-2中所示；

這兩種是等效的。網(wǎng)絡(luò)21與C2與R1同時并聯(lián)，形成具有兩端子的網(wǎng)絡(luò)22，網(wǎng)絡(luò)22再與二極管D2串聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)22中，假設(shè)R1開路，電容C2對于直流來說，相當于開路，那么網(wǎng)絡(luò)22相當于一只二極管，具有單向?qū)щ娦阅?，LED的陰極所在一側(cè)就是第二網(wǎng)絡(luò)22的陰極，直流電流可以從網(wǎng)絡(luò)的陰極向外流出，LED的陽極所在一側(cè)就是第三網(wǎng)絡(luò)23的陽極，直流電流可以從網(wǎng)絡(luò)的陽極向內(nèi)流入。由于限定為同向串聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)22與D2也存在兩種方式：

(a)網(wǎng)絡(luò)22的陰極與D2的陽相連接，參見圖8-1所示；

(b)網(wǎng)絡(luò)22的陽極與D2的陰相連接，參見圖8-3所示；

第四網(wǎng)絡(luò)24再與第一電容C1串聯(lián)，也存在兩種方式：

(a)網(wǎng)絡(luò)24的D1陽極與C1一端相連，參見圖8-1所示；

(b)網(wǎng)絡(luò)24的D1陰極與C1一端相連，參見圖8-2所示；

第二實施例中，指示電路400中3個獨立的串聯(lián)，每個串聯(lián)都有兩種方式，共2的3次方，共8種連接方式，它們是等效的。

事實上，把電阻R1像圖8-4那樣，從原來的與C2并聯(lián)，改為與D1并聯(lián)，同樣實現(xiàn)發(fā)明目的，R1同樣可以調(diào)節(jié)閥值的大小，由于在方案一已給出技術(shù)啟示，這里不再用技術(shù)方案來進行權(quán)利保護。

把圖8-2的電路、圖8-3的電路、圖8-4的電路替換圖8中指示電路400，都可以正常工作，可見，第二實施例的8種方式的電路可以實現(xiàn)發(fā)明目的。

可見，本發(fā)明確實可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，以較小的元件、成本獲得想要的有益效果。第三實施例示出的，是同時把功率級300和濾波電路200都換成其它實施方式。

第三實施例

請見參見圖9，圖9示出了本發(fā)明第三實施例的帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的原理圖，包括功率因數(shù)校正電路PFC，濾波電路200，主功率級300，一個具有兩個端子的指示電路400，交流輸入IN經(jīng)功率因數(shù)校正電路PFC連接濾波電路200，濾波電路200和主功率級300并聯(lián)，濾波電路中至少包括一只與主功率級并聯(lián)的電解電容CA2，其特征是：指示電路400與電解電容CA2并聯(lián)，指示電路400至少包括第一電阻R1、第一電容C1、第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED。

指示電路采用方案一：指示電路包括第一電阻R1、第一電容C1、第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED，第一電阻R1和第一二極管D1和第一發(fā)光二極管LED這個三個器件并聯(lián)，其中第一發(fā)光二極管LED和第一二極管D1反向并聯(lián)，并聯(lián)后形成的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24的端子以第一二極管D1的陽極、第一二極管D1的陰極進行區(qū)分，并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)24再與第一電容C1串聯(lián)，并形成一個串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)，所述的串聯(lián)的兩端子網(wǎng)絡(luò)簡稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，就是指示電路400，串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400的兩個端子分別為第一端子1、第二端子2，該串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)400也是本發(fā)明帶有源功率因數(shù)校正的開關(guān)電源的功能主體。

濾波電路200和主功率級300并聯(lián)，并聯(lián)時注意不要接反，確保主功率級300沒有接反，這對于本技術(shù)領(lǐng)域的人來說，是基本技能。

本實施例主功率級300為半橋電路，為了適應半橋電路的連接方式，濾波電路200由兩只容量相同的較低耐壓的電解電容CA21、CA22串聯(lián)而成，連接點連接到半橋電路上，圖中沒有畫出與電解電容并聯(lián)的均壓電阻；C31為改善偏磁性能的耦合電容，變壓器B的另一邊為通用的輸出整流電路。

指示電路400與電解CA2并聯(lián)，電解CA2為電解電容CA21、CA22串聯(lián)而成，基于第一實施例的工作原理，第三實施例同樣實現(xiàn)發(fā)明目的。

同樣，把圖7-2的電路、圖7-3的電路、圖7-4的電路、圖7-5的電路、圖7-6的電路、圖8-1的電路、圖8-2的電路、圖8-3的電路、圖8-4的電路替換圖9中指示電路400，都可以正常工作。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本發(fā)明的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，如將光耦中的發(fā)光器，即光耦中的發(fā)光二極管作為第一發(fā)光二極管；在第一二極管中也串入電阻，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍，這里不再用實施例贅述，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。