CN103929074B - 单级交流/直流变换器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种单级交流/直流变换器，其包括：整流器，其对输入交流电压进行整流，并将来自第一输入节点和第二输入节点的输入交流电压输出至第一输出节点和第二输出节点；输入电容器，其连接在第一输出节点与第二输出节点之间，以存储经整流的电压并输出恒定电压；变压器单元，其对从输入电容器接收的电压进行变换，并将电压传送至次级侧；以及功率因数校正电路，其对电路的功率因数进行校正。功率因数校正电路包括：第一辅助二极管，其具有与第一输入节点连接的一个端子；第二辅助二极管，其具有与第二输入节点连接的一个端子；以及辅助绕组电感器，其连接在第一辅助二极管的对置端子和第二辅助二极管的对置端子与第一输出节点或第二输出节点之间。

Description

单级交流/直流变换器
技术领域
本实施方式涉及功率变换器。更具体地，本实施方式涉及一种表现出高效率的单级交流/直流(AC/DC)变换器。
背景技术
通常，在AC/DC功率变换器中，如图1所示使用包括LC滤波器10、二极管整流器20和输入电容器Cin在内的简单整流单元作为典型电源中的输入功率源单元。在该情况下，尽管可以简化整流单元的结构，但是由于如图2所示在AC输入电源电流中包括谐波电流，所以可能降低输入功率因数特性。因此，提出了IEC61000-3-2和IEEE 519标准来抑制可能从电源生成的谐波电流。
近来，为了解决与输入功率因数特性相关的问题，所以如图3所示根据IEC61000-3-2和IEEE 519标准，使用了利用输入功率因数校正电路来抑制谐波电流的电源作为用于膝上型适配器、LED照明装置或显示装置的低功率电源。
对图3所示出的电路应用双级电源以对输入功率因数进行校正，所述双级电源包括：功率因数校正(PFC，power factor correction)AC/DC变换器40，该功率因数校正(PFC)AC/DC转接器40是用于对输入功率因数和较低的总谐波失真进行校正的输入功率因数校正电路；以及DC/DC变换器50，所述DC/DC变换器50被绝缘以控制输出电压。然而，由于以双级方式配置电源，所以增加了部件，并且在效率改进和高集成方面存在限制。
因此，代替通过使用用于对输入功率因数进行校正的PFC AC/DC变换器40和用于绝缘的DC/DC变换器50来制造双级电源，近来的趋势是应用包括用于高功率因数的单级AC/DC变换器来降低成本并实现高集成和高效率。
同时，现有技术的US 6,751,104 B2公开了如图4所示的单级AC/DC变换器。根据现有技术，由于经整流的电流流过在整流器的后端的二极管Db1和Db2以及该整流器的用于操作的二极管，所以可能增大导电损耗，因此可能降低效率。
因此，需要一种表现出高效率、高集成和高功率因数的单级AC/DC功率变换器。
发明内容
本实施方式提供了一种表现出改进的效率的功率变换器。更具体地，本实施方式提供了一种表现出高效率、高集成和高功率因数的单级AC/DC功率变换器。
根据本实施方式，提供了一种单级AC/DC变换器。所述单级AC/DC变换器包括：整流器，所述整流器对输入AC电压进行整流，并将来自第一输入节点和第二输入节点的输入AC电压输出至第一输出节点和第二输出节点；输入电容器，所述输入电容器连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，以存储经整流的电压并输出恒定电压；变压器单元，所述变压器单元对从所述输入电容器接收的电压进行变换，并将所述电压传送至次级侧；以及功率因数校正电路，所述功率因数校正电路对电路的功率因数进行校正。所述功率因数校正电路包括：第一辅助二极管，所述第一辅助二极管具有与所述第一输入节点连接的一个端子；第二辅助二极管，所述第二辅助二极管具有与所述第二输入节点连接的一个端子；以及辅助绕组电感器，所述辅助绕组电感器连接在所述第一辅助二极管的对置端子和所述第二辅助二极管的对置端子与所述第一输出节点或所述第二输出节点之间。
如上所述，根据实施方式，能够实现单级功率因数校正电路。
根据实施方式，通过使用辅助单元能够改进由于谐波电流的降低所产生的谐波失真和输入功率因数。
根据实施方式，提出了一种新颖的主电路方案，其表现出改进的路径从而能够降低导电损耗。
根据实施方式，通过实现单级AC/DC变换器，高集成是可能的并且能够降低生产成本。
根据实施方式，表现出高效率的功率转换是可能的。
附图说明
图1是示出了根据现有技术的AC/DC功率变换器的电路图。
图2是示出了图1的电路中的输入电压和输入电流的波形图。
图3是示出了根据现有技术的包括PFC电路的双级AC/DC功率变换器的电路图。
图4是示出了根据现有技术的单级AC/DC功率变换器的电路图。
图5是示出了根据一个实施方式的AC/DC变换器的框图。
图6是示出了根据一个实施方式的AC/DC变换器的电路图。
图7是示出了图6的电路中的输入电压和输入电流的波形图。
图8A至图8D是示出了图6的电路中的有源输入电压操作模式的电路图。
图9是示出了图8A至图8D的电路中的每个单元的操作的波形图。
图10是示出了根据另一个实施方式的AC/DC变换器的电路图。
图11A至图11D是示出了图10的电路中的有源输入电压操作模式的电路图。
图12至图18是示出了AC/DC变换器的各种应用的电路图。
具体实施方式
在后文中，将参照附图来详细地描述实施方式使得本领域内技术人员能够容易地理解本实施方式。然而，实施方式不限于以下所述，而具有各种修改。另外，为了使说明清楚，在附图中仅示出了与实施方式相关的部件。在后文中，将对相似的元件分配相似的附图标记。
在以下描述中，当一个部分与另一个部分连接时，这些部分不仅彼此直接连接，而且彼此电连接同时这些部分之间插入有另外的部分。
在以下描述中，当预定部分“包括”预定部件时，该预定部分不排除其他部件，而还可以包括其他部件，除非另有说明。另外，术语“～部分”、“～装置”或“～模块”涉及用于处理至少一个功能或至少操作的单元，并且可以按照硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。
在后文中，将参照图5至图9来描述根据一个实施方式的单级AC/DC变换器。
图5是示出了根据一个实施方式的AC/DC变换器的框图。图6是示出了根据一个实施方式的AC/DC变换器的电路图。图7是示出了图6的电路中的输入电压和输入电流的波形图。图8A至图8D是示出了图6的电路中的有源输入电压操作模式的电路图。图9是示出了图8A至图8D的电路中的每个单元的操作的波形图。
参照图5和图6，根据本发明的单级AC/DC变换器包括滤波器单元100、输入电感器单元200、整流单元300、辅助单元400和变压器单元500。
滤波器单元100从输入AC信号中去除与该输入AC信号一起被输入的噪声，并将输入AC信号输出至输入电感器单元200。
整流单元300将来自滤波器单元100的输出AC信号转换成待输出至变压器单元500的DC信号。
辅助单元400根据来自整流单元300的输出AC信号的谐波电流的降低来改进输入功率因数和谐波失真。
变压器单元500将经历了功率因数校正的经转换的DC信号变换成具有预定大小的信号，并将该具有预定大小的信号供应给负载。
在后文中，将参照图6来更详细地描述根据一个实施方式的功率变换器。可以通过将电感器和电容器彼此串联/并联地连接来实现滤波器单元100。根据一个实施方式，滤波器单元100可以包括滤波电容器C100和C110以及滤波电感器L110和L120。滤波器单元100包括施加有输入信号的滤波电容器C100、与滤波电容器C100的一个端子连接的滤波电感器L110、与滤波电容器C100的对置端子连接的滤波电感器L120和滤波电容器C110，该滤波电容器C110具有与滤波电感器L110的对置端子和滤波电感器L120的对置端子连接的两个端子。
滤波器单元100的配置不限于此，而可以具有用于对输入AC信号进行滤波的各种配置。
输入电感器L200可以连接在滤波器单元100的输出端口的上端子与第一输入节点nin1之间，或连接在滤波器单元100的输出端口的下端子与第二输入节点nin2之间。
因此，输入电感器L200的一个端子与滤波器单元100的输出端口连接，并且输入电感器L200的对置端子与整流单元300的第一输入节点nin1连接。更详细地，输入电感器L200的一个端子与滤波电感器L110的输出端子连接，并且输入电感器L200的对置端子在第一输入节点处与第一二极管D310正向连接。
可替代地，根据另外的实施方式，输入电感器L200的一个端子可以与滤波器单元100的输出端子连接，并且输入电感器L200的对置端子可以与整流单元300的第二输入节点nin2连接。
整流单元300包括桥式整流器和电容器。可以通过将多个二极管串联/并联地连接来实现桥式整流器。例如，整流单元300包括彼此桥接的四个二极管，并且将经过了桥式整流器的AC输入信号转换成在相同方向上反相的AC信号。该经反相的AC信号被充入输入电容器C300中，使得具有预定大小的DC电压被输出至变压器单元500。
更详细地，桥式整流器包括第一二极管D310、第二二极管D320、第三二极管D330和第四二极管D340。
第一二极管D310正向连接在第一输入节点与第一输出节点之间，第二二极管D320反向连接在第一输入节点与第二输出节点之间，第三二极管D330正向连接在第二输入节点与第一输出节点之间，以及第四二极管D340反向连接在第二输入节点与第二输出节点之间。
辅助单元400包括与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400和与该辅助绕组电感器L400连接的两个辅助二极管D410和D420。第一辅助二极管D410与第一输入节点nin1正向连接，并且第二辅助二极管D420与第二输入节点nin2反向连接。
第一辅助二极管D410和第二辅助二极管D420二者的、彼此连接的阴极被连接至与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的一个端子。
辅助绕组电感器L400中与变压器单元500耦接的对置端子与输入电容器C300和变压器单元500的一个端子即第一输出节点nout1连接。
变压器单元500将输入电压变换成具有预定大小的电压，并将该具有预定大小的电压传送至负载。变压器单元500可以包括根据一个实施方式的反激式变换器。
反激式变换器包括变压器单元初级绕组L510和与变压器单元初级绕组L510的一个端子连接的开关装置Q500。开关装置Q500可以包括功率场效应晶体管(power MOSFET)，或可以具有多个功率MOSFET串联/并联地连接的配置。变压器单元500的次级配置包括：与变压器单元初级绕组L510磁耦接的变压器单元次级绕组L520；与变压器单元次级绕组L520的一个端子正向连接的二极管D500；以及输出电容器C500，该输出电容器C500具有与二极D500的对置端子反向连接的一个端子和与变压器单元次级绕组L520的对置端子连接的对置端子。
在后文中，将参照图7来描述在图6的电路中输入电流根据输入电压的变化而发生的变化。
VAC是AC输入电压，Vac-1是施加至辅助二极管D410和D420二者的阴极的电压，Vin是施加至输入电容器C300的电压，VLA是施加在与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400上的电压，IAC是输入电流，以及IL1是输入电感器L200的电流。
在接通开关装置Q500的状态下，如果VAC的大小大于Vac-1的大小，则电流可以流过输入电感器L200和辅助绕组电感器L400，并且可以将电流供应给变压器单元500以用于功率变换。
根据实施方式，由于Vac-1的大小按照施加在与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400上的电压来减小，所以增大了使VAC的大小大于Vac-1的大小的持续时间，从而增大了生成IL1和IAC的持续时间。因此，降低了输入电压与输入电流之间的相位差，从而校正了功率因数。
当与图2中示出的现有技术相比时，由于在图2中Vin的大小具有较大值，所以使VAC的大小大于Vin的大小的持续时间较短。因此，生成IAC的持续时间较短，从而增大了输入电压与输入电流之间的相位差且未表现出较高的功率因数。根据实施方式，由于通过与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400，电流甚至能够以低输入电压来流过输入电感器L100，从而能够校正功率因数。
在后文中，将参照图8和图9来描述根据开关操作的电路在输入有源AC电压的情况下的操作。
关于每个持续时间，t0至t1的持续时间是接通开关装置Q500的持续时间，以及t1至t4的持续时间是断开开关装置Q500的持续时间。
断开持续时间可以划分如下。t1至t2的持续时间是对在t0至t1的持续时间内在输入电感器L100中存储的能量进行重置的持续时间，t1至t3的持续时间是将存储在变压器单元500的磁电感器M500中的能量传送至变压器单元次级绕组L520的持续时间，以及t3至t4的持续时间是能量没有从初级侧向次级侧传送而对存储在次级侧的输出电容器C500中的能量进行重置的持续时间。
首先，以下将描述持续时间t0和t1。
以下将参照图8A来描述第一操作模式(t0至t1的持续时间)。如果接通开关装置Q500，则与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400连同输入功率源一起通过输入电感器L200、辅助二极管D410和桥式整流器的第四二极管D340而连接至输入电容器C300。另外，能量被存储在变压器单元500的磁电感器M500中。
更详细地，如果接通开关装置Q500，则流过输入电感器L200的输入电感器电流IL1恒定地升高。另外，流过与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的辅助绕组电感器电流IL2连同输入电感器电流IL1一起恒定地升高。
换句话说，桥式整流器的第一二极管D310被反向偏置，使得电流不流过桥式整流器的第一二极管D310，以及辅助单元400的第一辅助二极管D410被正向偏置，使得输入电感器电流IL1等于辅助绕组电感器电流IL2。
恒定地保持输入电容器电压Vin，并接通开关装置Q500，使得在变压器单元500的磁电感器M500的两个端子上施加大小与输入电容器电压Vin的大小相同的电压。流过开关装置Q500的电流是流过变压器单元500的磁电感器M500的电流ILm与流过与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的电流之和，其被感生至变压器单元500的初级侧，并被恒定地升高。
由于次级侧处的二极管D500被反向偏置，所以变压器单元500的次级侧处于开路状态下。因此，所感生的电流不流过变压器单元500的次级侧。
接下来，如果断开开关装置Q500，则与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的电压极性被改变。因此，辅助二极管D410和D420被反向偏置，使得电流不流过辅助二极管D410和D420。
另外，如果断开开关装置Q500，则反向电压被施加给变压器单元500的磁电感器M500，使得变压器单元500的次级侧被正向偏置。因此，所感生的电流流过变压器单元次级绕组L520。
在后文中，将参照图8B来描述第二操作模式(t1至t2的持续时间)。辅助二极管D410和D420被反向偏置，使得电流不流过辅助二极管D410和D420，而在开关装置的接通持续时间内存储在输入电感器L200中的能量流过桥式整流器的第一二极管D310且输入电容器C300被重置。在断开开关装置Q500时，恒定的反向电压被施加至变压器单元500的磁电感器M500。因此，在开关装置的接通持续时间内存储在变压器单元500的磁电感器M500中的能量通过变压器单元500的次级侧的二极管D500被传送至输出电容器C500。降低了次级侧二极管电流ID的大小。
在后文中，将参照图8C来描述第三操作模式(t2至t3的持续时间)。存储在输入电感器L200中的能量在先前阶段被完全消耗，使得电流不流过输入电感器L200和桥式整流器的第一二极管D310。同时，由于能量保持在变压器单元500的磁电感器M500中，所以，与t1至t3的持续时间类似，存储在变压器单元500的磁电感器M500中的能量通过变压器单元500的次级侧的二极管D500被传送至输出电容器C500，并且稳定地降低了次级侧二极管电流ID的大小。
最后，将参照图8D来描述第四操作模式(t3至t4的持续时间)。如果存储在变压器单元500的磁电感器M500中的所有能量都被传送至变压器单元次级绕组L520，则变压器单元500的磁电感器M500的电压VLm变成0，并且大小按照在先前阶段施加至变压器单元500的磁电感器M500的电压的大小而降低的电压VQ被施加至开关装置。另外，能量没有从变压器单元500的初级侧传送至次级侧，并且次级侧的二极管D500被反向偏置，使得电流不流动，并且存储在输出电容器C500中的能量被传送至负载并被重置。
在后文中，将参照图10至图11D来描述另外的实施方式。
图10是示出了根据另外的实施方式的AC/DC变换器的电路图，并且图11A至图11D是示出了图10的电路中的有源输入电压操作模式的电路图。
参照图10，图10的单级AC/DC变换器与图6的AC/DC变换器的区别在于辅助单元400的连接关系。换句话说，图10的单极AC/DC变换器与图6的AC/DC变换器的区别在于：辅助二极管D410和D420的连接方向、与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的连接、以及与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400和输入电容器C300之间的连接关系。
更详细地，第一辅助二极管D410和第二辅助二极管D420二者的一个端子与滤波器单元100反向连接，并且第一辅助二极管D410和第二辅助二极管D420二者的对置端子连接至与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的一个端子。另外，辅助绕组电感器L400的对置端子与输入电容器C300和开关装置Q500二者的一个端子连接。
在后文中，将描述在有源AC电压被输入的情况下根据切换操作的电路操作。
以与对参照图8和图9所述的操作持续时间进行划分的方式相同的方式来划分根据开关操作的操作持续时间。
首先，以下将参照图11A来描述第一操作模式(t0至t1的持续时间)。如果接通开关装置Q500，则与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400连同输入功率源一起通过输入电感器L200、辅助二极管D420和桥式整流器的第一二极管D310连接至输入电容器C300。另外，能量存储在变压器单元500的磁电感器M500中。
接下来，如果断开开关装置Q500，则与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的电压极性被改变。因此，辅助二极管D410和D420被反向偏置，从而电流没有流过辅助二极管D410和D420。另外，如果断开开关装置Q500，则反向电压被施加给变压器单元500的磁电感器M500，使得变压器单元500的次级侧被正向偏置。因此，所感生的电流流过变压器单元次级绕组L520。
在第二操作模式(t1至t2的持续时间)、第三操作模式(t2至t3的持续时间)、以及第四操作模式(t3至t4的持续时间)下的操作与在图8和图9中开关装置Q500被断开时的操作相同(见图11B、图11C和图11D)。
因此，根据本实施方式的每个单元的操作波形与图9的每个单元的操作波形相同。
通过与图7不同的方式将辅助绕组电感器L400的对置端子连接至开关装置Q500的一个端子和输入电容器C300的一个端子，能够改进辅助绕组电感器L400与变压器单元500之间的绝缘效果，其中图7示出了与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400直接连接至压器单元500。
换句话说，通过输入电容器C300的绝缘效果和依赖于开关装置Q500的阈值电压的绝缘效果能够降低辅助绕组电感器L400与变压器单元500之间的磁噪声现象。
在后文中，将参照图12至图18来描述各种应用。
图12至图15是示出了实施方式的各种应用的电路图。这些应用彼此的区别在于输入电感器L200的位置和配置。
图12的电路与图6的电路的区别在于输入电感器L200的位置，以及图13的电路与图10的电路的区别在于输入电感器L200的位置。图6至图10所示出的介于滤波器单元100的后端与二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的前端之间的输入电感器L200的位置被变化成图12和图13所示出的在二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的后端与输入电容器C300之间的位置。
当如图12和图13所示以不同方式变化输入电感器L200的位置时，能够迅速降低存储在输入电感器L200中的能量。
为了防止存储在输入电感器L200中的能量根据第一二极管D310的阈值电压而发生的放电延迟，输入电感器L200被直接连接至输入电容器C300。
换句话说，如参照图8B所述，在第二操作模式(t1至t2的持续时间)下，存储在输入电感器L200中的能量直接流过输入电容器C300而不经过桥式整流器的第一二极管D310，使得能够迅速地执行重置。
图14和图15是根据又一另外的实施方式的电路图，该实施方式通过耦接电感器L210和L220而构造输入电感器L200来实现。
换句话说，根据先前实施方式，输入电感器L200连接在滤波器单元100的后端与二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的前端之间，或连接在二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的后端与输入电容器C300的之间。
图14和图15的实施方式示出了具有第一输入电感器L210和第二输入电感器L220的配置。第一输入电感器L210连接在滤波器单元100的后端与二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的前端之间，并且第二输入电感器L220连接在二极管整流器(D310、D320、D330和D340)的后端与输入电容器C300之间。第一输入电感器L210和第二输入电感器L220根据匝数比来不同地耦接。
通过第一输入电感器L210和第二输入电感器L220之间的耦接和第一输入电感器L210与第二输入电感器L220之间的磁耦接，能够在第一输入电感器L210与第二输入电感器L220之间传送能量。如上所述，存储在第一输入电感器L210中的能量可以通过两个路径来耗散，这两个路径包括指向第一二极管D310的路径和通过与第二输入电感器L220的磁耦接所形成的路径。因此，能够迅速地增加存储在第一输入电感器L210中的能量。
图16是根据又一另外的实施方式的电路图，在该又一另外的实施方式中，通过使用利用两个开关装置的反激式变换器来实现图6的电路中的变压器单元500。
除了变压器单元500的配置之外，图16中示出的电路的配置与图6中示出的电路的配置相同。对于与图6中示出的电路的反激式变换器不同的、利用两个开关装置的反激式变换器的一个实施方式，利用两个开关装置的反激式变换器包括第一开关装置Q510、第二开关装置Q520、在变压器单元500的初级侧处的第一二极管Df1、在变压器单元500的初级侧处的第二二极管Df2、在变压器单元500的次级侧处的二极管D500、变压器单元初级绕组L510、变压器单元次级绕组L520和输出电容器C500。
第一开关装置Q510的一个端子在变压器单元500的初级侧反向地连接至输入电容器C300和第一二极管Df1二者的一个端子。第一开关装置Q510的对置端子在变压器单元500的初级侧连接至变压器单元初级绕组L510和第二二极管Df2二者的一个端子。变压器单元初级绕组L510的对置端子在初级侧正向连接至第二开关装置Q520和第一二极管Df1二者的一个端子。第二开关装置Q520的对置端子在变压器单元500的初级侧连接至输入电容器C300和第二二极管Df2二者的对置端子。
变压器单元500的次级侧包括：与变压器单元初级绕组L510电连接的变压器单元次级绕组L520；与变压器单元次级绕组L520正向连接的二极管D500；以及电容器C500，该电容器C500具有与二极管D500的对置端子反向连接的一个端子和与变压器单元次级绕组L520的对置端子连接的对置端子。
另外，尽管图10、和图12至图15示出的变压器单元500的配置以不同方式变化成具有利用两个开关装置的反激式变换器的变压器单元500的配置，然而图16的电路的总体操作与图10、和图12至图15的电路的操作具有相同的操作特性。
如图16所示，当变压器单元500配置有两个开关时，变压器单元500在大容量拓扑方面会更有利。
根据又一另外的实施方式，图17和图18是示出包括正向变换器的变换器的电路图。
图17示出了包括利用一个开关装置的正向变换器的AC/DC变换器，以及图18示出了包括利用两个开关装置的正向变换器的AC/DC变换器。
图17示出了将利用一个开关装置的正向变换器应用于设置在图6的电路中的变压器单元500的配置的AC/DC变换器，以及图18示出了将利用两个开关装置的正向变换器应用于设置在图16的电路中的变压器单元500的配置的单极AC/DC变换器。
关于图17的电路，除了变压器单元500之外，图17的电路与图6的电路在配置方面相同。在设置在图17的电路中的变压器单元500的配置中，初级侧还包括重置绕组L530和重置二极管Drf，并且次级侧还包括次级侧第一二极管D510、次级侧第二二极管D520和输出电感器L540。
更详细地，变压器单元500的重置绕组L530具有与第一输出节点nout1连接的一个端子和与重置二极管Drf反向连接的对置端子。重置二极管Drf的对置端子与第二输出节点nout2连接。
变压器单元次级绕组L520与变压器单元初级绕组L510磁耦接。次级侧第一二极管D510的一个端子与变压器单元次级绕组L520正向连接，并且次级侧第一二极管D510的对置端子与次级侧第二二极管D520的一个端子和输出电感器L540的一个端子反向连接。输出电感器L540的对置端子与输出电容器C500的一个端子连接。另外，变压器单元次级绕组L520的对置端子、次级侧第二二极管D520的对置端子和输出电容器C500的对置端子与一个节点连接。
尽管如上所述将正向变换器应用于变压器单元500的配置，但是图17的电路与图6的电路具有相同的功率因数校正特性。
另外，尽管与图10和图12至图15的电路类似地将输入电感器L200和辅助单元400的连接关系的修改应用于图17的电路，然而以上电路仍能够获得相同的结果。
关于图18的电路，图18的电路包括利用两个开关装置的单级AC/DC正向变换器。
关于图18的配置，图18的电路与图16的电路的区别在于变压器单元500的次级侧的配置。
在后文中，将描述变压器单元500的次级侧的配置。变压器单元次级绕组L520与变压器单元初级绕组L510磁连接。次级侧第一二极管D510的一个端子与变压器单元次级绕组L520正向连接，并且次级侧第一二极管D510的对置端子与次级侧第二二极管D520的一个端子和输出电感器L540的一个端子反向连接。输出电感器L540的对置端子与输出电容器C500的一个端子连接。另外，变压器单元次级绕组L520的对置端子、次级侧第二二极管D520的对置端子和输出电容器C500的对置端子与一个节点连接。
尽管如上所述将正向变换器应用于变压器单元500的配置，但是图18的电路与图6、图16和图17的电路具有相同的功率因数校正特性。
另外，尽管与图10和图12至图15的电路类似地将输入电感器L200和辅助单元400的连接关系的修改应用于图18的电路，然而以上电路仍能够获得相同的结果。
换句话说，即使变压器单元500的配置被变化成正向变换器类型，辅助单元400的配置及辅助单元400与输入电容器C300之间的连接关系也未被改变。因此，如图6和图16所示，即使低电压被施加至输入电感器L200，但由于电流可以根据施加至与变压器单元500耦接的辅助绕组电感器L400的电压而流过输入电感器L200，因此仍能够实现功率因数校正。
同时，变压器单元500的配置不限于反激式变换器类型或正向变换器类型，而可以通过使用与输入电容器C300连接的DC-DC变换器来实现。
上述实施方式不仅只通过设备和方法来实现，而且通过用于执行与实施方式的部件对应的功能的程序和记录了该程序的记录介质来实现。本领域内普通技术人员能够基于上述实施方式来容易地进行以上实施。
尽管描述了示例性实施方式，但是应当理解的是，本发明不应当限于这些示例性实施方式，而本领域内技术人员能够在如本文中所要求保护的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。

Claims (16)

1.一种单级交流/直流变换器，包括：
整流器，所述整流器对输入交流电压进行整流，并将来自第一输入节点和第二输入节点的输入交流电压输出至第一输出节点和第二输出节点；
输入电容器，所述输入电容器连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，以存储经整流的电压并输出恒定电压；
变压器单元，所述变压器单元对从所述输入电容器接收的电压进行变换，并将所接收的电压从初级侧传送至次级侧；以及
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路对电路的功率因数进行校正，
其中所述功率因数校正电路包括：
第一辅助二极管，所述第一辅助二极管具有与所述第一输入节点连接的一个端子；
第二辅助二极管，所述第二辅助二极管具有与所述第二输入节点连接的一个端子；
辅助绕组电感器，所述辅助绕组电感器连接在所述第一辅助二极管的对置端子和所述第二辅助二极管的对置端子与所述第一输出节点之间，并且与所述变压器单元耦接；以及
第一输入电感器，所述第一输入电感器连接在所述输入电容器和与所述第一输出节点连接的辅助绕组电感器之间，
其中，所述辅助绕组电感器与所述变压器单元的初级绕组磁耦合，
所述第一辅助二极管和所述第二辅助二极管与所述辅助绕组电感器的一个端子反向连接，以及所述辅助绕组电感器的对置端子与所述第一输出节点连接。
2.根据权利要求1所述的单级交流/直流变换器，还包括第二输入电感器，所述第二输入电感器连接在所述输入交流电压与所述第一输入节点之间。
3.根据权利要求2所述的单级交流/直流变换器，其中所述第一输入电感器和所述第二输入电感器彼此磁耦合。
4.根据权利要求1所述的单级交流/直流变换器，还包括滤波器单元，所述滤波器单元连接在所述输入交流电压与所述第一输入节点之间以从所述输入交流电压中去除噪声。
5.根据权利要求4所述的单级交流/直流变换器，其中所述滤波器单元包括：第一滤波电感器和第二滤波电感器，所述第一滤波电感器和所述第二滤波电感器并联连接；第一滤波电容器，所述第一滤波电容器连接在所述第一滤波电感器的一个端子与所述第二滤波电感器的一个端子之间；以及第二滤波电容器，所述第二滤波电容器连接在所述第一滤波电感器的对置端子与所述第二滤波电感器的对置端子之间。
6.根据权利要求1所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元包括开关装置，所述开关装置连接在所述初级绕组与所述第二输出节点之间，以及
其中所述变压器单元的次级侧包括：
次级绕组，所述次级绕组与所述初级绕组磁耦合；
第一输出二极管，所述第一输出二极管与所述次级绕组的一个端子正向连接；
第二输出二极管，所述第二输出二极管与所述第一输出二极管反向连接；以及
输出电感器，所述输出电感器具有与所述第一输出二极管和所述第二输出二极管反向连接的一个端子和与输出电容器连接的对置端子。
7.根据权利要求6所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元的初级侧包括：
第一开关装置和初级侧第一二极管，所述第一开关装置和所述初级侧第一二极管具有与所述第一输出节点连接的一个端子；以及
第二开关装置和初级侧第二二极管，所述第二开关装置和所述初级侧第二二极管具有与所述第二输出节点连接的一个端子，
其中所述初级绕组具有：与所述第一开关装置的对置端子和所述初级侧第二二极管的对置端子连接的一个端子；以及与所述第二开关装置的对置端子和所述初级侧第一二极管的对置端子连接的对置端子。
8.根据权利要求6所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元还包括重置绕组和二极管，所述重置绕组和所述二极管彼此串联连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，并且所述重置绕组与所述二极管反向连接。
9.一种单级交流/直流变换器，包括：
整流器，所述整流器对输入交流电压进行整流，并将来自第一输入节点和第二输入节点的输入交流电压输出至第一输出节点和第二输出节点；
输入电容器，所述输入电容器连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，以存储经整流的电压并输出恒定电压；
变压器单元，所述变压器单元对从所述输入电容器接收的电压进行变换，并将所接收的电压从初级侧传送至次级侧；以及
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路对电路的功率因数进行校正，
其中所述功率因数校正电路包括：
第一辅助二极管，所述第一辅助二极管具有与所述第一输入节点连接的一个端子；
第二辅助二极管，所述第二辅助二极管具有与所述第二输入节点连接的一个端子；
辅助绕组电感器，所述辅助绕组电感器连接在所述第一辅助二极管的对置端子和所述第二辅助二极管的对置端子与所述第二输出节点之间，并且与所述变压器单元耦接；以及
第一输入电感器，所述第一输入电感器连接在所述输入电容器和与所述第二输出节点连接的辅助绕组电感器之间，
其中，所述辅助绕组电感器与所述变压器单元的初级绕组磁耦合，
所述第一辅助二极管和所述第二辅助二极管与所述辅助绕组电感器的一个端子正向连接，以及所述辅助绕组电感器的对置端子与所述第二输出节点连接。
10.根据权利要求9所述的单级交流/直流变换器，还包括第二输入电感器，所述第二输入电感器连接在所述输入交流电压与所述第一输入节点之间。
11.根据权利要求10所述的单级交流/直流变换器，其中所述第一输入电感器和所述第二输入电感器彼此磁耦合。
12.根据权利要求9所述的单级交流/直流变换器，还包括滤波器单元，所述滤波器单元连接在所述输入交流电压与所述第一输入节点之间以从所述输入交流电压中去除噪声。
13.根据权利要求12所述的单级交流/直流变换器，其中所述滤波器单元包括：第一滤波电感器和第二滤波电感器，所述第一滤波电感器和所述第二滤波电感器并联连接；第一滤波电容器，所述第一滤波电容器连接在所述第一滤波电感器的一个端子与所述第二滤波电感器的一个端子之间；以及第二滤波电容器，所述第二滤波电容器连接在所述第一滤波电感器的对置端子与所述第二滤波电感器的对置端子之间。
14.根据权利要求9所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元包括开关装置，所述开关装置连接在所述初级绕组与所述第二输出节点之间，以及
其中所述变压器单元的次级侧包括：
次级绕组，所述次级绕组与所述初级绕组磁耦合；
第一输出二极管，所述第一输出二极管与所述次级绕组的一个端子正向连接；
第二输出二极管，所述第二输出二极管与所述第一输出二极管反向连接；以及
输出电感器，所述输出电感器具有与所述第一输出二极管和所述第二输出二极管反向连接的一个端子和与输出电容器连接的对置端子。
15.根据权利要求14所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元的初级侧包括：
第一开关装置和初级侧第一二极管，所述第一开关装置和所述初级侧第一二极管具有与所述第一输出节点连接的一个端子；以及
第二开关装置和初级侧第二二极管，所述第二开关装置和所述初级侧第二二极管具有与所述第二输出节点连接的一个端子，
其中所述初级绕组具有：与所述第一开关装置的对置端子和所述初级侧第二二极管的对置端子连接的一个端子；以及与所述第二开关装置的对置端子和所述初级侧第一二极管的对置端子连接的对置端子。
16.根据权利要求14所述的单级交流/直流变换器，其中所述变压器单元还包括重置绕组和二极管，所述重置绕组和所述二极管彼此串联连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，并且所述重置绕组与所述二极管反向连接。
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