CN1060894C

CN1060894C - 正向变换器

Info

Publication number: CN1060894C
Application number: CN97122462A
Authority: CN
Inventors: 李钟云
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2001-01-17
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: CN1183666A; US5917715A; EP0844728B1; EP0844728A3; EP0844728A2; DE69711817D1; ES2171842T3; DE69711817T2

Abstract

一种正向变换器包括：一个二极管整流桥；一个第一平滑电容器；一个控制电路，用于产生具有一个指定周期的开关控制信号；一个开关元件，根据所述开关控制信号被导通或关断；一个具有至少一个初级绕组和一个次级绕组的变压器；一个连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的波形整形器；一个正向连接在所述变压器的所述次级绕组和一个负载之间的整流元件，和一个第二平滑电容器，把一个稳定的直流电压提供给所述负载。

Description

正向变换器

本发明涉及一种开关型电源，特别是涉及一种用于改进功率因数和抑止在输入电流波形中出现的谐波噪音分量的正向变换器。

一种开关型电源(此后称为“SMPS”)代表用于根据开关操作的方式把一个输入电压换成一个稳定的电压并且把该稳定的电压提供给一个负载的电源设备。由于该SMPS具有小的尺寸、重量轻和高效率，所以它满足了象节能等这样的时代需要。具有这种特征的SMPS根据一个变压器能够被分为一个正向变换器和一个逆向(flyback)变换器，其中变压器根据与一个初级绕组连接的开关元件的状态把能量传送给一个次级绕组。

图1示出了一种常规正向变换器的结构。一个二极管整流桥BD、电容器C1、控制电路2、开关元件Q、二极管D1、变压器T1的初级绕组Lp和变压器T1的复位绕组Lr与一个输入侧连接。变压器T1的次级绕组Ls、二极管D2和二极管D3、扼流圈L1电容器C2和负载4与输出侧连接。

二极管整流桥BD对一个交流输入电压Vinac进行全波整流。电容器C1对由二极管整流桥BD全波整流的电压进行平滑并且把平滑的直流电压提供给控制电路2和变压器T1的初级绕组Lp。控制电路2响应由平滑电容器C1平滑的直流电压输入来产生一个具有预定周期的开关控制信号。连接在平滑电容器C1与一个接地端之间的开关元件Q响应根据由控制电路2产生的开关控制信号被导通或关断。变压器T1包括连接在平滑电容器C1与开关元件Q之间的初级绕组Lp、连接在平滑电容器C1与二极管D1之间的复位绕组Lr、和与负载4连接的次级绕组Ls。如果开关元件Q被导通，由平滑电容器C1平滑的直流电压在初级绕组Lp上被聚集并且被感应到次级绕组Ls上。如果开关元件Q被关断，那么聚集在初级绕组Lp中的能量通过复位绕组Lr和二极管D1被传送给接地端。由于绕组Lr和二极管D1实现这样的功能，所以它们分别被称为一个复位绕组和一个复位二极管，并且防止开关元件Q被损坏。正向地连接在变压器T1次级绕组Ls的一端与负载4之间的二极管D2和正向地连接在变压器T1的次级绕组Ls的另一端与负载4之间的二极管D3是整流元件，用于对感应到变压器T1的次级绕组Ls上的电压进行整流。与负载4并联连接的平滑电容器C2对通过二极管D2或二极管D3产生的电压进行平滑，以致于一个稳定的电压能够被提供给负载4。二极管D3通常被称为一个续流(flywheel)二极管。

如果提供该交流输入电压Vinac，二极管整流桥BD和平滑电容器C1对交流输入电压Vinac整流和平滑并且产生一个对应的直流电压。这个直流电压被提供给控制电路2和变压器T1的初级绕组Lp。该控制电路2根据直流电压来进行操作并且产生开关控制信号。开关元件Q响应于开关控制信号被重复地导通和关断。随着开关元件Q被导通或关断，变压器T1把提供给初级绕组Lp的直流电压感应到次级绕组Ls上。感应到变压器T1的次级绕组Ls上的直流电压由输出二级管D2或续流二极管D3来整流并且由电容器C2借助于扼流圈L1被平滑。平滑的直流电压被提供给负载4。

如在图1示出的，用于对由二极管整流桥BD整流的电压进行平滑的电容器C1与二极管整流桥BD连接。因此，流入到电容器C1中的充电电流接近一个如在图2d中示出的脉冲波形。即，一个由二极管整流桥BD整流的电压(脉动电压)波形和一个由平滑电容器C1平滑的电压波形以在0与一个最大值之间的半个周期连续被重复。在这种情况下，由平滑电容器C1平滑的电压具有比由二极管整流桥BD整流的电压更长的高电压范围。在这个时间间隔期间，没有电流流入到平滑电容器C1中，只有在脉动电压的最大值周围的一个非常短时间间隔期间，一个电流流入到平滑电容器C1中。因此，流入到平滑电容器CI中的电流接近脉冲中波形。这样的电流波形降低了功率因数并且产生谐波噪声，由此，导致了在正向变换器中不正常的操作并且增加了无功功率。

关于现有技术的技术描述，可参见分别于1995年5月23日和1995年6月13日授权的美国专利USP 5，418，709和USP 5，424，933。其中，美国专利USP 5，418，709披露了一种脉宽调制直一直功率变换器，而美国专利USP5，424，933披露了一种谐振式前向直-直变换器电路。

本发明的一个目的是提供一种用于改进其功率因数的正向变换器。

本发明的另一个目的是提供一种用于抑止谐波噪声的正向变换器。

本发明的另一个目的是提供一种用于防止不正常操作的正向变换器。

本发明的另一个目的是提供一种用于改进无功功率的正向变换器。

为了实现上述本发明的目的，提供一种正向变换器，在该正向变换器中一个输入电流的相位接近一个输入电压的相位，并且该输入电流具有一个正弦波形。

根据本发明的第一方面，一种正向变换器，包括：一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；一个第一平滑电容器，用于对第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；一个控制电路，用于响应第二直流电压的输入来产生具有一个指定周期的开关控制信号；一个开关元件，该开关元件被连接在第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据开关控制信号被导通或关断；一个具有至少一个初级绕组和一个次级绕组的变压器，用于当开关元件被导通时接收通过初级绕组的第二直流电压，并且把第二直流电压感应到次级绕组上；一个连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的波形整形器，用于使流入到第一平滑电容器中的电流具有一个正弦波形；一个正向连接在变压器的次级绕组和一个负载之间的整流元件，用于对感应到次级绕组上的直流电压进行整流以便产生一个第三直流电压；和一个第二平滑电容器，用于对第三直流电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给负载。

波形整形器是一个变压器，该变压器具有一个连接在整流元件与负载之间的初级绕组和一个连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的次级绕组。最好正向变换器还包括一个连接在波形整形器与第一平滑电容器之间的扼流圈，用于消除流入到第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

根据本发明的第二方面，一种正向变换器包括：一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；一个第一平滑电容器，用于对第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；一个控制电路，用于响应第二直流电压的输入来产生具有一个指定周期的开关控制信号；一个开关元件，该开关元件被连接在第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据开关控制信号被导通或关断；；一个具有至少一个初级绕组和一个次级绕组的变压器，用于当开关元件被导通时接收通过初级绕组的所述第二直流电压，并且把第二直流电压感应到次级绕组上；一个连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的电压供应器，用于当开关元件被导通时把一个反向电压提供给变压器的初级绕组并且当开关元件被关断时把一个正向电压提供给变压器的初级绕组；一个正向连接在变压器的次级绕组和一个负载之间的整流元件，用于对感应到次级绕组上的直流电压进行整流以便产生一个第三直流电压；和一个第二平滑电容器，用于对第三直流电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给负载。

电压供应器是一个变压器，该变压器有一个连接在整形元件与第二平滑电容器之间的初级绕组和一个连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的次级绕组。最好，正向变换器还包括一个连接在电压供应器与第一平滑电容器之间的扼流圈，用于消除流入到第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

根据本发明的第三方面，一种正向变换器包括：一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；一个第一平滑电容器，用于对第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；一个控制电路，用于响应第二直流电压的输入来产生具有一个预定周期的开关控制信号；一个开关元件，该开关元件被连接在第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据开关控制信号被导通或关断；一个正向连接在接地端与第一平滑电容器之间的第一二极管；一个主变压器，该变压器具有一个连接在第一平滑电容器与开关元件之间的初级绕组、一个连接在第一平滑电容器与第一二极管之间的复位绕组和一个与一个负载连接的次级绕组，该变压器用于在初级绕组中聚集第二直流电压，以便当开关元件被导通时把该直流电压感应到次级绕组上，和用于当开关元件被关断时把聚集在初级绕组中的能量通过复位绕组和第一二极管发送给接地端；一个正向连接在主变压器的次级绕组的一侧和负载之间的第一整流元件，用于对感应到主变压器的次级绕组上的电压进行整流；一个正向连接在主变压器的次级绕组的另一侧和负载之间的第二整流元件，用于对感应到主变器的次级绕组上的电压进行整流；一个与负载并联连接的第二平滑电器，用于对通过第一或第二整流元件产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给负载；一个辅助变压器，该变压器具有一个连接在第一和第二整流元件的每个反向端与第二平滑电容器之间的初级绕组和一个连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的次级绕组。

一个扼流圈可以被连接在辅助变压器的次级绕组与第一平滑电容器之间，用于消除流入到第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

根据本发明的第四方面，一种正向变换器包括：一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；一个第一平滑电容器，用于对第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；一个控制电路，用于响应第二直流电压的输入来产生具有一个预定周期的开关控制信号；一个开关元件，该开关元件被连接在第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据开关控制信号被导通或关断；一个正向连接在二极管整流桥与第一平滑电容器之间的第一二极管；一个连接在第一二极管与第一平滑电容器之间的扼流圈；一个主变压器，该变压器具有一个连接在第一平滑电容器与开关元件之间的初级绕组和一个与一个负载连接的次级绕组，该变压器用于在初级绕组中聚集第二直流电压，以便当开关元件被导通时把该直流电压感应到次级绕组上；一个正向连接在主变压器的次级绕组和负载之间的整流元件，用于对感应到主变压器的次级绕组上的电压进行整流；一个与负载并联连接的第二平滑电容器，用于对通过整流元件产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给负载；和与第一二极管并联连接的电流控制装置，用于当开关元件被导通时增加流入到扼流圈中的电流，和当开关元件被关断时把一个反向电流提供给该扼流圈。电流控制装置包括一个谐振电路，该谐振电路具有一个变压器的次级绕组和一个电容器，该变压器的次级绕组与连接在整流元件与第二平滑电容器之间的一个初级绕组相对设置，谐振电路与第一二极管并联连接。

根据本发明的第五方面，一种正向变换器，包括：一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；一个第一平滑电容器，用于对第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；一个控制电路，用于响应第二直流电压的输入来产生具有一个预定周期的开关控制信号；一个开关元件，该开关元件被连接在第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据开关控制信号被导通或关断；一个正向连接在二极管整流桥与第一平滑电容之间的第一二极管；一个主变压器，该变压器具有一个连接在第一平滑电容器与开关元件之间的初级绕组和一个与一个负载连接的次级绕组，用于在初级绕组中聚集第二直流电压，以便当开关元件被导通时把该直流电压感应到次级绕组上；一个正向连接在主变压器的次级绕组的一侧和负载之间的第二二极管，用于对感应到主变压器的次级绕组上的电压进行整流；和一个正向连接在主变压器的次级绕组的另一侧和负载之间的第三二极管，用于对感应到主变压器的次级绕组上的电压进行整流；一个与负载并联连接的第二平滑电容器，用于对通过第二或第三二极管产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给负载；一个辅助变压器，该变压器具有一个连接在第二和第三二极管的每个反向端与第二平滑电容器之间的初级绕组和一个与第一二极管并联连接的次级绕组。一个连接在第一二极管与第一平滑电容器之间的扼流圈；和一个连接在辅助变压器的次级绕组与扼流圈之间的第三电容器。

本发明的这些和其它的目的、特征和优点从下面结合附图详细描述的优选实施例中将变得更明显。在这些附图中，相同的数字或符号表示相同的元件。

图1示出了一种常规正向变换器的结构图；

图2a到2d是图1的正向变换器的操作波形图；

图3a到3d是说明根据本发明的一种正向变换器的操作波形图；

图4示出了根据本发明的一种优选实施例的正向变换器的结构图；

图5a到5l是图4的正向变换器的操作波形图；

图6示出了根据本发明的另一种优选实施例的正向变换器的结构图；

图7a到7l是图6的正向变换器的操作波形图；

在下列的描述中，对于已知的特征或结构将不进行详细的描述。

图3a到3d是说明根据本发明的一种正向变换器的操作波形图。在常规的正向变换器，流入到平滑电容器C1中的电流具有如在图2d中示出的脉冲图形。然而，在根据本发明的正向变换器中，一个输入电流的相位接近一个输入电压的相位。流入到平滑电容器C1中的输入电流的波形具有如在图3d中示出的正弦波形。

图4示出了根据本发明的一种优选实施例的正向变换器的结构图。与常规正向变换器类似，二极管整流桥BD、平滑电容器C1、控制电路2、开关元件Q、复位二极管D1、变压器T1的初级绕组Lp和变压器T1的复位绕组Lr与一个输入侧连接。变压器T1的次级绕组Ls、二极管D2和二极管D3、平滑电容器C2和负载4与输出侧连接。然而，与常规正向变换器不同的是：设置有一个变压器T2，该变压器T2包括一个连接在整流元件D2和D3与平滑电容器C2之间的初级绕组L1和包括一个连接在二极管整流桥BD与平滑电容器C1之间的次级绕线Lms。它也设置有一个连接在变压器T2的次级绕组Lms与平滑电容器C1之间的扼流圈CH。变压器T2使电流流入到平滑电容器C1中，即，流入到扼流圈CH的电流具有如在图3d示出的正弦波形。该扼流圈CH消除包含在流入到平滑电容器C1中的谐波信号分量。

图5a到5l是图4的正向变换器的操作波形图。图5a示出了一个交流输入电压Vinac、图5b示出了交流输入电流Iin、图5c示出了一个开关元件Q(场效应晶体管)的栅极-源极电压Vgs、5d示出了开关元件Q的漏极-源极电压Vds、图5e示出了复位二极管D1的一个电压、图5f示出了一个流入到开关元件Q的漏极中的电流、图5g示出了流入到二极管D1中的电流、图5h示出了扼流圈CH的一个电压、图5i示出了流入到扼流圈CH中的电流、图5j示出了变压器T1的次级绕组Ls的电压、图5k示出了变压器T2的初级绕线L1的电压、和图5l示出了流入到变压器T2的初级绕组L1中的电流。

参照图4，如果提供交流输入电压Vinac，那么由二极管整流桥BD全波整流的电压借助于变压器T2的次级绕组Lms和扼流圈CH被平滑，并且被提供给变压器T1的初级绕组Lp和控制电路2。当电压通过扼流圈CH被提供时，控制电路2开始振荡并且产生一个开关控制(导通／关断)信号。根据由控制电路2产生的开关控制信号使开关元件Q重复地被导通或关断。

下面将描述当开关元件Q导通时图4中的正向变换器的操作。如果由控制电路2产生的一个逻辑“HIGH”电平的导通信号被提供给开关元件Q的栅极，那么开关元件Q被导通。如果开关元件Q被导通，那么聚集在变压器T1的初级绕组Lp中的能量被传送到变压器T1次级绕组Ls中。在这种情况下，一个反向电压通过变压器T2的次级绕组Lms被提供给扼流圈CH。因此，流入到扼流圈CH中的电流，即流入到平滑电容器C1中的电流下降。

参照图5a到5l，在开关元件Q被导通期间，一个正向电压以一个时间间隔T1被提供给变压器T2的初级绕组L1，如在图5k中所示的。由于随后反向电压被提供给变压器T2的次级绕组Lms，所以，该反向电压被提供给扼流圈CH，如在图5h中所示的。流入到扼流圈CH中的电流下降，如在图5i中所示的。

下面将描述当开关元件Q关断时图4中正向变换器的操作。如果由控制电路2产生的一个逻辑“LOW”电平的关断信号被提供给开关元件Q(场效应晶体管)的栅极，那么开关元件Q被关断。如果开关元件Q被关断，那么传送到变压器T1的次级绕组Ls中的能量下降。在这种情况下，一个正向电压通过变压器T2的次级绕组Lms被提供给扼流圈CH。因此，流入到扼流圈CH中的电流，即流入到平滑电容器C1中的电流增加。

参照图5a到5l，在开关元件Q被关断期间，没有电压以一个时间间隔T2被提供给变压器T2的初级绕组L1，如在图5k中所示的。由于随后正向电压被提供变压器T2的次级绕组Lms，所以，该正向电压被提供给扼流圈CH，如在图5h中所示的。因此，流入到扼流圈CH中的电流增加，如在图5i中所示的。

因此，当开关元件Q导通时，图4中的正向变换器通过把反向电压提供给电容器C1减小输入电流量，该电容器C1用于把平滑的直流电压提供给变压器T1的初级绕组Lp。当开关元件Q关断时，图4中的正向变换器通过把正向电压提供给电容器C1增加输入电流量，该电容器C1用于把平滑的直流电压提供给变压器T1的初级绕组Lp。因此，流入到平滑电容器C1中的电流具有如图5i中所示的正弦波形。它表示一个有功功率量增加和一个谐波噪声分量被消除。此外，在一个典型SMPS中大约为0.6的一个功率因数在本发明的这个实施例中被改进到大约为O.8。

图6示出了根据本发明的另一种优选实施例的正向变换器的结构图。参照图6，与常规正向变换器类似，二极管整流桥BD、平滑电容器C1、控制电路2、开关元件Q、变压器T1的初级绕组Lp与一个输入侧连接。变压器T1的次级组Ls、二极管D2和二极管D3、电容器C2和负载4与输出侧连接。而且，没有设置复位二极管D1和变压器T1的复位绕组Lr，它们用于当开关元件Q被关断时防止开关元件Q被损坏。

另一方面，与常规正变换器不同的是：设置有一个扼流圈CH和二极管D4，该二极管D4正向地被连接在二极管整流桥BD与平滑电容器C1之间。它也设置一个变压器T2，该变压器T2包括一个连接在二极管D2和D3与平滑电容器C2之间的初级绕组L1和包括一个与电容器C3一起并联连接到二极管D4的次级绕组Lms。用于代替常规正向变换器的二极管D1和变压器T1的复位绕组Lr的二极管D4和电容器C3防止当开关元件Q被关断时开关元件Q被损坏。该扼流圈CH抑止一个输入信号的噪声分量并且通过增加一个输入线路的阻抗来抑止在瞬时电流中的变化。

如果交流输入电压Vinac被提供给二极管整流桥BD，那么交流输入电压Vinac被全波整流并且被提供给变压器T2的次级绕组Lms和二级管D4。此后，该电压借助于扼流圈CH由平滑电容器C1被平滑，并且被提供给变压器T1的初级绕组Lp和控制电路2。控制电路2产生开关控制信号(导通/关断信号)。根据该开关控制信号使开关元件Q重复地被导通或关断。

下面将描述当开关元件Q导通时图6中的正向变换器的操作。如果开关元件Q被导通，那么聚集在变压器T1的初级绕组Lp上的直流电压被感应到变压器T1的次级绕组Ls中。这个感应直流电压由二极管D2整流并且被传送到变压器T2的初级绕组L1上。利用平滑电容器C2使传送到变压器T2的初级绕组L1的直流电压平滑并且把该直流电压提供给负载4和变压器T2的次级绕组Lms。在这种情况下，利用一个由变压器T2的初级绕组L1与次级绕组Lms的匝数比确定的电压和一个通过二极管D2整流的电压来确定传送给变压器T2的次级绕组Lms的电压。传送给变压器T2的次级绕组Lms的电压借助于电容器C3提供给扼流圈CH。在经过二极管D2的电压与经过电容器C3传送给变压器T2的次级绕组Lms的电压的和(sum)电压中，由电容器C3的电压和平滑电容器C1的电压确定的一个电压被提供给扼流圈CH。因此，流入到扼流圈CH中的电流增加。利用流入到扼流圈CH中的电流对电容器C3进行充电。利用一个斜率(流入扼流圈CH中的电流/电容器C3的电容)来减小提供给扼流圈CH的电压。

下面将描述当开关元件Q关断时图6中的正向变换器的操作。如果开关元件Q被关断，那么一个由电容器C3和变压器T2的次级绕组Lms的激磁电感构成的串联谐振电路开始谐振。然后二极管D4被导通。因此，电流借助于二极管D4流入到扼流圈CH中。一个正(+)电压出现在与变压器T2的次级绕组Lms连接的电容器C3上，和一个正向电压出现在变压器T2的次级绕组Lms上。变压器T2的次级绕组Lms把功率感应到初级绕组L1上并且产生待提供给负载4的电压，当这个直流电压被提供时，如果电容器C3的电压变为0V，那么没有电压通过变压器T2的次级绕组Lms提供给负载4。由变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3产生的谐振电流逐渐地下降并且一个反向电流开始流动。反向谐振电流使流入到扼流圈CH中的电流偏置并且该反向谐振电流增加直到流入到二极管整流桥BD中的电流变为0为止。如果流入到二极管整流桥BD中的电流变为0，那么流入到扼流圈CH中的电流流过变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3并且在变压器T2的次级绕组Lms上没有电压。通过续流二极管D3来实现把电压提供给负载4。由于在变压器T2的次级绕组Lms上没有电压，所以提供扼流圈CH的电压增加并且利用流入到扼流圈CH中的电流来对电容器C3进行充电。

图7a到7l示出了图6的正向变换器的操作波形图。参考符号T1表示在开关元件Q被导通期间的一个时间间隔，和T2表示在开关元件Q被关断期间的一个时间间隔。图7a示出了一个交流输入电压Vinac、图7b示出了交流输入电流Iin、图7c示出了开关元件Q(晶体管)的基极-发射极电压Vbe、图7d示出了开关元件Q的集电极-发射极电压Vce、图7e示出了流入到开关元件Q的集电极中的电流、图7f示出了二极管D4的电压、图7g示出了流入到二极管D4中的电流、图7h示出了电容器C3的一个电压、图7i示出了流入电容器C3中的电流、图7j示出了变压器T2的次级绕组Lms的电压、图7k示出了流入到扼流圈CH中的电流、和图7l示出了流入到负载4中的输出电流。

参照图7a到7l，在图6中的正向变换器的导通操作期间，由于一个逻辑“HIGH”电平的开关控制信号被提供给开关元什Q的基极，所以开关元件Q被导通。然后，聚集在变压器T1的初级绕组Lp上的直流电压被感应到变压器T1的次级绕组Ls上，该感应电压由二极管D2来整流。利用电容器C2对整流的直流电压进行平滑并且把该直流电压提供给负载4。在同时，由于整流的直流电压被传送给变压器T2的次级绕组Lms，所以流入到扼流圈CH中的电流增加，如在图7k中所示的。

在图6中的正向变换器的关断操作期间，由于一个逻辑“LOW”电平的开关控制信号被提供给开关元件Q的基极，所以开关元件Q被关断。变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3开始谐振。然后，由变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3构成的谐振电路把反向电流提供给扼流圈CH，如在图7i中所示的。这个反向电流增加直到流入到扼流圈CH中的电流变为0为止。

因此，图6的正向变换器具有正向连接在二极管整流桥BD与平滑电容器C1之间的二极管D4。该二极管D4与由变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3串联连接构成的电路并联连接。变压器T2的次级绕组Lms与连接在整流元件D2和D3与平滑电容器C2之间的绕组L1对应地被设置。绕组L1和绕组Lms分别地构成了变压器T2的初级绕组和次级绕组。此外，它也设置有连接在二极管D4的一个反向端与平滑电容器C1之间的扼流圈CH。

在正向变换器的导通操作期间，电压被传送给变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3上，并且流入到平滑电容器C1中的电流，即，流入到扼流圈CH中的电流增加。在正向变换器的关断操作期间，由变压器T2的次级绕组Lms和电容器C3构成的谐振电路开始谐振并且流入到扼流圈CH中的电流流入到二极管D4中。该谐振电路产生反向谐振电流以便使流入到扼流圈CH中的电流偏置并且增加谐振电流直到流入到扼流圈CH中的电流变为0为止。

如上所述，本发明的正向变换器使流入到平滑电容器中的输入电流接近正弦波形。因此，通过减小SMPS的无功功率来改进功率因数并且抑止一个谐波噪声分量。结果，防止了在SMPS中的不正常操作。

虽然所描述的是针对本发明的优选实施例，但是，对于本领域里的技术人员来说，在不脱离本发明的权利要求所限定的精神和范围内进行的各种变化和变型都是显而易见的。

Claims

1.一种正向变换器，包括：

一个二极管整流桥，用于对一个交流输入电压进行全波整流以便产生一个第一直流电压；

一个第一平滑电容器，用于对所述的第一直流电压进行平滑以便产生一个第二直流电压；

一个控制电路，用于响应所述第二直流电压的输入来产生具有一个指定周期的开关控制信号；

一个开关元件，该开关元件被连接在所述第一平滑电容器和一个接地端之间并且根据所述开关控制信号被导通或关断；

一个具有至少一个初级绕组和一个次级绕组的变压器，用于当所述开关元件被导通时接收通过所述初级绕组的所述第二直流电压，并且把所述第二直流电压感应到所述次级绕组上；

一个正向连接在所述变压器的所述次级绕组和一个负载之间的整流元件，用于对感应到所述次级绕组上的直流电压进行整流以便产生一个第三直流电压；

一个第二平滑电容器，用于对所述第三直流电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给所述负载，

其特征在于，所述正向变换器还包括：

一个连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的波形整形器，用于使流入到所述第一平滑电容器中的电流具有一个正弦波形。

2.根据权利要求1的正向变换器，其中，所述波形整形器是一个变压器，该变压器具有一个连接在所述整流元件与所述负载之间的初级绕组和一个连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的次级绕组。

3.根据权利要求1的正向变换器，其中，还包括：

一个连接在所述波形整形器与所述第一平滑电容器之间的扼流圈，用于消除流入到所述第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

4.一种正向变换器，包括：

一个具有至少一个初级绕组和一个次级绕组的变压器，用于当所述开关元件被导通时接收通过所述初级绕组的所述第二直流电压，并且把所述第二直流电压感应所述次级绕组上；

其特征在于，所述正向变换器还包括：

一个连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的电压供应器，用于当所述开关元件被导通时把一个反向电压提供给所述变压器的所述初级绕组并且当所述开关元件被关断时把一个正向电压提供给所述变压器的所述初级绕组。

5.根据权利要求4的正向变换器，其中，所述电压供应器是一个变压器，该变压器具有一个连接在所述整流元件与所述第二平滑电容器之间的初级绕组和一个连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的次级绕组。

6.根据权利要求4的正向变换器，其中，还包括：

一个连接在所述电压供应器与所述第一平滑电容器之间的扼流圈，用于消除流入所述第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

7.一种正向变换器，包括：

一个正向连接在所述接地端与所述第一平滑电容器之间的第一二极管；

一个主变压器，该变压器具有一个连接在所述第一平滑电容器与所述开关元件之间的初级绕组、一个连接在所述第一平滑电容器与所述第一二极管之间的复位绕组和一个与一个负载连接的次级绕组，该变压器用于在所述初级绕组中聚集所述第二直流电压，以便当所述开关元件被导通时把该直流电压感应到所述次级绕组上，和用于当所述开关元件被关断时把聚集在所述初级绕组中的能量通过所述复位绕组和所述第一二极管发送给所述接地端；

一个正向连接在所述主变压器的所述次级绕组的一侧和所述负载之间的第一整流元件，用于对感应到所述主变压器的所述次级绕组上的电压进行整流；和

一个正向连接在所述主变压器的所述次级绕组的另一侧和所述负载之间的第二整流元件，用于对感应到所述主变压器的所述次级绕组上的电压进行整流；

一个与所述负载并联连接的第二平滑电容器，用于对通过所述第一或第二整流元件产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给所述负载，

其特征在于，所述正向变换器还包括：

一个辅助变压器，该变压器具有一个连接在所述第一和第二整流元件的每个反向端与所述第二平滑电容器之间的初级绕组和一个连接在所述二有管整流桥与所述第一平滑电容器之间的次级绕组。

8.根据权利要求7的正向变换器，其中，还包括：

一个连接在所述辅助变压器的所述次级绕组与所述第一平滑电容器之间的扼流圈，用于消除流入所述第一平滑电容器的电流中的谐波分量。

9.一种正向变换器，包括：

一个主变压器，该变压器具有一个连接在所述第一平滑电容器与所述开关元件之间的初级绕给和一个与一个负载连接的次级绕组，该变压器用于在所述初级绕组中聚集所述第二直流电压，以便当所述开关元件被导通时把该直流电压感应到所述次级绕组上；

一个正向连接在所述主变压器的所述次级绕组和所述负载之间的整流元件，用于对感应到所述主变压器的所述次级绕组上的电压进行整流；

一个与所述负载并联连接的第二平滑电容器，用于对通过所述整流元件产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给所述负载，

其特征在于，所述正向变换器还包括：

一个正向连接在所述二极管桥与所述第一平滑电容器之间的第一二极管；

一个连接在所述第一二极管与所述第一平滑电容器之间的扼流圈；和

与所述第一二极管并联连接的电流控制装置，用于当所述开关元件被导通进增加流入到所述扼流圈中的电流，和当所述开关元件被关断时把一个反向电流提供给所述扼流圈。

10.根据权利要求9的正向变换器，其中，所述电流控制装置包括：

一个谐振电路，该谐振电路具有一个变压器的次级绕组和一个电容器，该变压器的次级绕组与连接在所述整流元件与所述第二平滑电容器之间的一个初级绕组相对地设置，所述谐振电路与所述第一二极管并联连接。

11.一种正向变换器，包括：

一个主变压器，该变压器具有一个连接在所述第一平滑电容器与所述开关元件之间的初级绕组和一个与一个负载连接的次级绕组，用于在所述初级绕组中聚集所述第二直流电压，以便当所述开关元件被导通时把该直流电压感应到所述次级绕组上；

一个正向连接在所述主变压器的所述次级绕组的一侧和所述负载之间的第二二极管，用于对感应到所述主变压器的所述次级绕组上的电压进行整流；

一个正向连接在所述主变压器的所述次级绕组的另一侧和所述负载之间的第三二极管，用于对感应所述主变压器的所述次级绕组上的电压进行整流；和

一个与所述负载并联连接的第二平滑电容器，用于对通过所述第二或第三二极管产生的一个电压进行平滑以便把一个稳定的直流电压提供给所述负载，

其特征在于，所述正向变换器还包括：

一个正向连接在所述二极管整流桥与所述第一平滑电容器之间的第一二极管；

一个辅助变压器，该变压器具有一个连接在所述第二和第三二极管的每个反向端与所述第二平滑电容器之间的初级绕组和一个与所述第一二极管并联连接的次级绕组；

一个连接在所述辅助变压器的所述次级绕组与所述扼流圈之间的第三电容器。