一種直接濾波式開關電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關電源領域，特別涉及高可靠性的交流或直流變換為直流的開關電源。
【背景技術】
[0002]目前，開關電源應用很廣，對于輸入功率在75W以下，對功率因數(PF，PowerFactor，也稱功率因素)不作要求的場合，反激式(Fly-back)開關電源具有迷人的優勢:電路拓撲簡單，輸入電壓范圍寬。由于元件少，電路的可靠性相對就高，所以應用很廣。為了方便，很多文獻也稱為反激開關電源、反激電源，日本和臺灣地區又稱返馳式變換器。常見的拓撲如圖1所示，該圖原型來自張興柱博士所著的書號為ISBN978-7-5083-9015-4的《開關電源功率變換器拓撲與設計》第60頁，該書在本文中簡稱為:參考文獻1。由整流橋101、濾波電路200、以及基本反激拓撲單元電路300組成，300也簡稱為主功率級，實用的電路在整流橋前還加有壓敏電阻、NTC熱敏電阻、EMI (Electromagnetic Interference)等保護電路，以確保反激電源的電磁兼容性達到使用要求。
[0003]整流橋101—般由四個整流二極管組成，申請號201210056555.9的授權發明說明書中的圖4-1、圖4-2、圖4-3給出了整流橋的幾種公知畫法;濾波電路200—般由電解CL構成，為了EMI性能更出色，一般在電解CL兩端還會并聯一個高頻特性好的高壓小容量電容；主功率級300包括很多器件，這里只列出功率變壓器B，主功率開關管V，一般為M0S管，輸出整流二極管D，輸出濾波電容C，反激拓撲中的功率變壓器B事實上是儲能電感，主功率級300其實還包括很多電路，如用于吸收M0S管反峰電壓的DCR電路，PWM控制電路，光耦反饋電路，甚至有源鉗位電路，其主拓撲不局限限于反激電路，可以是雙管反激電路、半橋變換器等。
[0004]隨著直流供電的興起，如太陽能、風力發電設備普及，高壓直流供電也開始普及，也出現了采用反激電源作為系統的待機電源等，圖1的基本拓撲中，去了整流橋101，即可實現直流供電，也有人喜歡直接從整流橋101的前端采用直流供電，這樣效率略低，但可實現交直流兩用，且不用區分直流供電時的正負極。
[0005]國內很多廠家并沒有認真執行國家標準，一些輸入功率超過75W的應用領域，如臺式電腦的供電電源，功率為150W以上，也是采用類似圖1的拓撲，主功率級300多采用雙管正激，雙管正激為業界通俗說法，實際上為半橋變換器;整流橋101中甚至沒有串入功率因數校正電感，即整流濾波后，給半橋變換器供電。
[0006]整流橋101中串入功率因數校正電感，仍屬無源濾波式功率因數校正，不是有源功率因數校正。我們把整流后濾波的開關電源，以及整流橋串入功率因數校正電感，再濾波的開關電源都定義為:直接濾波式開關電源。
[0007]濾波電路200—般由電解電容CL構成，為了方便，“電解電容”以下都簡稱為“電解”。隨著工業領域中智能化系統的推廣，使用電解的開關電源的不足之處也隨之體現出來，因為使用了電解CL，而該電解的特性也因此限制了開關電源的用途，電解電容在高溫和低溫下的壽命一直是業界難題，眾所周知，電容CL經常為400V耐壓的電解電容，而耐壓大于250V的電解電容，其低溫一般只能工作到-25°C。即在_40°C的環境下，如東北三省、新彊、以及高瑋度的國家與地區，開關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，且成本過高。
[0008]電解電容單位體積的電容量非常大，所以在包括反激電源的開關電源中，特別是交流輸入的領域，目前仍是低成本的解決方案，在各種電源中應用極多，如各種手機充電器、筆記本電腦適配器、各種彩電的電源、臺式電腦電源、空調的待機電源等，都要用到開關電源，同時也使用了電解電容。
[0009]設計一臺開關電源時，經常面臨電解CL的壽命問題，在實際使用中，很多開關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，采用了冗余設計，使用兩個開關電源互為備份，壞了一個，還可以正常工作。成本較高，且仍然不知道其中開關電源是什么時間失效，也不方便準備備品。
[0010]常見的非冗余設計場合，一旦開關電源失效，將會引起很多連帶失效，從而使得損失被擴大，據統計，合格設計的開關電源發生失效，97%以上由濾波的電解電容先行失效引起的。
[0011]現有的使用電解電容的開關電源，尚不能對電解電容的失效進行有效的預先告知。
【發明內容】
[0012]有鑒于此，本發明要解決現有的使用電解電容濾波的直接濾波式開關電源存在的不足，提供一種直接濾波式開關電源，在濾波電解電容完全失效如，提供指不，實現在開關電源完全失效前的預先告知。
[0013]本發明的目的是這樣實現的，一種直接濾波式開關電源，用于包括脈動直流電的直流輸入，包括濾波電路，主功率級，還包括一個具有兩個端子的指示電路，直流輸入經指不電路連接濾波電路，濾波電路和主功率級并聯，其特征是:指不電路由具有單向導電性能的發光單元和第一電感并聯組成，且確保所述的直流輸入通過所述的第一電感的電流方向與所述的發光單元的導通方向相反。
[0014]優選地，一種直接濾波式開關電源，還包括整流橋，其特征是:濾波電路至少包括一只電解電容；
[0015]優選地，一種直接濾波式開關電源，還包括整流橋，其特征是:第一電感為提高功率因數的濾波電感；
[0016]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:所述的發光單元為發光二極管；
[0017]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:所述的發光單元為一個發光二極管和一個二極管同向串聯；
[0018]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:所述的發光單元為一個發光二極管、一個二極管、和第一電阻同向串聯；
[0019]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:所述的發光單元包括一個發光二極管、一個二極管、第一電阻，還包括第一電容，其連接關系為:發光二極管和電阻串聯后與第一電容并聯，并聯后形成的第三網絡再與二極管同向串聯，并形成發光單元；
[0020]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:上述非隔離方案與下文的隔離方案還包括第二電阻，所述的發光二極管兩端并聯第二電阻；
[0021]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:上述非隔離方案與下文的隔離方案所有方案中，還包括第二電容，第二電容與所述的直流電源并聯。
[0022]優選地，一種直接濾波式開關電源，其特征是:上述非隔離方案與下文的隔離方案中，所述的發光二極管為光耦中的發光器，即光耦中的發光二極管。
[0023]本發明還提供另外一種直接濾波式開關電源，實現了指示電路的隔離功能，所述的指示電路包括第一端子、第二端子、第一變壓器和第一發光二極管，第一變壓器至少包括一個原邊繞組和一個副邊繞組，第一發光二極管和第一變壓器的副邊繞組并聯，且與第一發光二極管的陰極相連的副邊繞組端子作為同名端，原邊繞組對應的同名端作為第一端子，原邊繞組的另一端子作為第二端子，且確保所述的直流輸入的電流通過所述的第一端子流入，經過原邊繞組后從第二端子流出。
[0024]優選地，本發明提供的一種直接濾波式開關電源，還包括第一二極管，其連接關系為:第一二極管和第一發光二極管同向串聯并形成第一網絡，第一網絡和第一變壓器的副邊繞組并聯，且與第一網絡的陰極相連的副邊繞組端子作為同名端，原邊繞組對應的同名端作為第一端子，原邊繞組的另一端子作為第二端子。
[0025]優選地，本發明提供的一種指直接濾波式開關電源，還包括第一電阻，其連接關系為:第一二極管、第一發光二極管和第一電阻同向串聯并形成第二網絡，第二網絡和第一變壓器的副邊繞組并聯，且與第二網絡的陰極相連的副邊繞組端子作為同名端，原邊繞組對應的同名端作為第一端子，原邊繞組的另一端子作為第二端子。
[0026]優選地，本發明提供的一種直接濾波式開關電源，還包括第一電容，其連接關系為:
[0027]第一發光二極管和第一電阻串聯后與第一電容并聯，并聯后形成的第三網絡再與第一二極管同向串聯，并形成第四網絡，第四網絡和第一變壓器的副邊繞組并聯，且與第四網絡的陰極相連的副邊繞組端子作為同名端，原邊繞組對應的同名端作為第一端子，原邊繞組的另一端子作為第二端子。
[0028]工作原理將結合實施例，進行詳細的闡述。
[0029]本發明的有益效果為:
[0030]成本極低，增設的指示電路損耗低，對原變換器的效率幾乎沒有影響，接線簡單、體積小、使用方便;另外，還具有現有技術沒有的優點:當電解電容失效前，該指示燈發光二極管發光或光耦中的發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電路。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為現有的反激式開關電源用于交流變直流的原理圖；
[0032]圖2為本發明第一實施例的直接濾波式開關電源的原理圖；
[0033]圖3為第一實施例中UDC直流輸入對電解電容產生的充電電流的路徑示意圖；
[0034]圖4為第一實施例中主功率級開關管驅動電壓與激磁電流