本发明涉及开关位于输入侧的整流器(ac-dc)，尤其适合低交流电压输入的工作场合，如：能量收集、led驱动、辅助电源等。
背景技术：
常见的开关位于输入侧的dc-dc变换器包括buck变换器、buck-boost变换器、zeta变换器和flyback变换器。开关位于输入侧的dc-dc变换器具有两种形式：他激式和自激式。尽管目前他激式变换器比自激式变换器应用得更广泛，但是在低电压输入的工作场合自激式变换器在启动方面的优势是他激式变换器无法比拟的。
采用开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器构成自激式单相无桥整流器，可以很好地解决交流电压输入时的低电压启动问题。
技术实现要素：
为了克服现有开关位于输入侧的他激式单相无桥整流器在低交流电压启动问题上存在的不足，本发明提供一种开关位于输入侧的自激式单相无桥整流器，它从开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器发展而来，并继承了易于启动的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种开关位于输入侧的自激式单相无桥整流器，包括开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1具有端口vi1+、端口vi1-、端口vo1+和端口vo1-，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2具有端口vi2+、端口vi2-、端口vo2+和端口vo2-，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2都具有输入电流可逆的特点，单相交流电源vac的一端与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vi1+相连，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vi1-与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vi2-相连，单相交流电源vac的另一端与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vi2+相连，负载的正端vo+同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vo1+和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vo2+相连，负载的负端vo-同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vo1-和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vo2-相连。
作为一种优选方案，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j包括电阻rsj_a1、电阻rsj_a2、电阻rpj_a1、电容csj_a1、电容cpj_a1、pnp型bjt管qsj_a1、pnp型bjt管qpj_a1、二极管dsj_a1、二极管dpj_a1、二极管dj_a1、电感lj_a1和电容cj_ao，j的取值范围为1至2，所述pnp型bjt管qsj_a1的发射极同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij+、二极管dsj_a1的阴极、二极管dpj_a1的阴极和pnp型bjt管qpj_a1的发射极相连，pnp型bjt管qsj_a1的基极同时与二极管dsj_a1的阳极和电阻rsj_a1的一端相连，pnp型bjt管qsj_a1的集电极同时与电阻rsj_a2的一端和电容csj_a1的一端相连，pnp型bjt管qpj_a1的基极同时与二极管dpj_a1的阳极和电阻rpj_a1的一端相连，电阻rpj_a1的另一端与电容csj_a1的另一端相连，pnp型bjt管qpj_a1的集电极同时与电容cpj_a1的一端、二极管dj_a1的阴极和电感lj_a1的一端相连，电容cpj_a1的另一端与电阻rsj_a1的另一端相连，电感lj_a1的另一端同时与电容cj_ao的一端和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj+相连，电容cj_ao的另一端同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj-和端口vij-、电阻rsj_a2的另一端以及二极管dj_a1的阳极相连，所述电感l1_a1和电感l2_a1存在耦合关系，电感l1_a1的一端和电感l2_a1的一端是异名端。二极管dsj_a1的作用是保护pnp型bjt管qsj_a1，二极管dpj_a1的作用是保护pnp型bjt管qpj_a1。
作为另一种优选方案，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j包括电阻rsj_b1、电阻rsj_b2、电阻rpj_b1、电容csj_b1、电容cpj_b1、pnp型bjt管qsj_b1、pnp型bjt管qpj_b1、二极管dsj_b1、二极管dpj_b1、电感lj_b1和续流单元j，续流单元j具有端口cj_1、端口cj_2、端口cj_3和端口cj_4，j的取值范围为1至2，所述pnp型bjt管qsj_b1的发射极同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij+、二极管dsj_b1的阴极、二极管dpj_b1的阴极和pnp型bjt管qpj_b1的发射极相连，pnp型bjt管qsj_b1的基极同时与二极管dsj_b1的阳极和电阻rsj_b1的一端相连，pnp型bjt管qsj_b1的集电极同时与电阻rsj_b2的一端和电容csj_b1的一端相连，pnp型bjt管qpj_b1的基极同时与二极管dpj_b1的阳极和电阻rpj_b1的一端相连，电阻rpj_b1的另一端与电容csj_b1的另一端相连，pnp型bjt管qpj_b1的集电极同时与电容cpj_b1的一端、电感lj_b1的一端和所述续流单元j的端口cj_1相连，电容cpj_b1的另一端与电阻rsj_b1的另一端相连，电感lj_b1的另一端同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij-、电阻rsj_b2的另一端和续流单元j的端口cj_2相连，续流单元j的端口cj_3与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj+相连，续流单元j的端口cj_4与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj-相连。所述电感l1_b1和电感l2_b1存在耦合关系，电感l1_b1的一端和电感l2_b1的一端是异名端。续流单元j的作用是当pnp型bjt管qpj_b1截止时为电感l1_b1和电感l2_b1提供电流通道。二极管dsj_b1的作用是保护pnp型bjt管qsj_b1。二极管dpj_b1的作用是保护pnp型bjt管qpj_b1。
更进一步，作为续流单元j的优选方案一：所述续流单元j包括二极管daj_1和电容caj_o，二极管daj_1的阴极与所述续流单元j的端口cj_1相连，二极管daj_1的阳极同时与电容caj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容caj_o的另一端同时与所述续流单元j的端口cj_2和端口cj_4相连，j的取值范围为1至2。
作为续流单元j的优选方案二：所述续流单元j包括电容cbj_1、电容cbj_o、二极管dbj_1、二极管dbj_2和电感lbj_1相连，电容cbj_1的一端与所述续流单元j的端口cj_1相连，电容cbj_1的另一端同时与二极管dbj_1的阴极和电感lbj_1的一端相连，电感lbj_1的另一端与二极管dbj_2的阳极相连，二极管dbj_2的阴极同时与电容cbj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容cbj_o的另一端同时与二极管dbj_1的阳极以及所述续流单元j的端口cj_2和端口cj_4相连，j的取值范围为1至2。
作为续流单元j的优选方案三：所述续流单元j包括电感lcj_1、电感lcj_2、二极管dcj_1、二极管dcj_2和电容ccj_o相连，电感lcj_1的一端与二极管dcj_1的阳极相连，二极管dcj_1的阴极同时与二极管dcj_2的阴极、电容ccj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容ccj_o的另一端同时与电感lcj_1的另一端、电感lcj_2的一端和所述续流单元j的端口cj_4相连，电感lcj_2的另一端与二极管dcj_2的阳极相连，电感lcj_1、电感lcj_2和所述电感lj_b1存在耦合关系，电感lj_b1的另一端和电感lcj_1的一端以及电感lcj_2的一端是同名端，j的取值范围为1至2。
本发明的技术构思为：采用“输入电流可逆的开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器”构成单相无桥整流器，以解决交流电压输入时的低电压启动问题。
本发明的有益效果主要表现在：具有双“输入电流可逆的开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器”结构的单相无桥整流器，起振容易，适合低交流电压输入的工作场合，可以满足多种电压转换要求。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明实施例1中开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的电路图。
图3是本发明实施例2中开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的电路图。
图4是适用于本发明实施例2的续流单元优选方案一的续流单元电路图。
图5是适用于本发明实施例2的续流单元优选方案二的续流单元电路图。
图6是适用于本发明实施例2的续流单元优选方案三的续流单元电路图。
图7是本发明实施例1的仿真波形图。
图8是本发明实施例2采用续流单元优选方案一时的仿真波形图。
图9是本发明实施例2采用续流单元优选方案二时的仿真波形图。
图10是本发明实施例2采用续流单元优选方案三时的仿真波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
参照图1和图2，一种开关位于输入侧的自激式单相无桥整流器，包括开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1具有端口vi1+、端口vi1-、端口vo1+和端口vo1-，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2具有端口vi2+、端口vi2-、端口vo2+和端口vo2-，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2都具有输入电流可逆的特点，单相交流电源vac的一端与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vi1+相连，开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vi1-与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vi2-相连，单相交流电源vac的另一端与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vi2+相连，负载的正端vo+同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vo1+和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vo2+相连，负载的负端vo-同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1的端口vo1-和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2的端口vo2-相连。
所述开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j包括电阻rsj_a1、电阻rsj_a2、电阻rpj_a1、电容csj_a1、电容cpj_a1、pnp型bjt管qsj_a1、pnp型bjt管qpj_a1、二极管dsj_a1、二极管dpj_a1、二极管dj_a1、电感lj_a1和电容cj_ao，j的取值范围为1至2，所述pnp型bjt管qsj_a1的发射极同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij+、二极管dsj_a1的阴极、二极管dpj_a1的阴极和pnp型bjt管qpj_a1的发射极相连，pnp型bjt管qsj_a1的基极同时与二极管dsj_a1的阳极和电阻rsj_a1的一端相连，pnp型bjt管qsj_a1的集电极同时与电阻rsj_a2的一端和电容csj_a1的一端相连，pnp型bjt管qpj_a1的基极同时与二极管dpj_a1的阳极和电阻rpj_a1的一端相连，电阻rpj_a1的另一端与电容csj_a1的另一端相连，pnp型bjt管qpj_a1的集电极同时与电容cpj_a1的一端、二极管dj_a1的阴极和电感lj_a1的一端相连，电容cpj_a1的另一端与电阻rsj_a1的另一端相连，电感lj_a1的另一端同时与电容cj_ao的一端和开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj+相连，电容cj_ao的另一端同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj-和端口vij-、电阻rsj_a2的另一端以及二极管dj_a1的阳极相连。所述电感l1_a1和电感l2_a1存在耦合关系，电感l1_a1的一端和电感l2_a1的一端是异名端。
实施例1利用所述开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j内部的不一致性，尤其是pnp型bjt管qpj_a1和pnp型bjt管qsj_a1的不一致性，产生所需的振荡。当vac>0时，qp2_a1会发生倒置，由开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和l2_a1承担电压转换的任务；当vac<0时，qp1_a1会发生倒置，由开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2和l1_a1承担电压转换的任务。
以vac>0为例，解释实施例1的自激工作原理。假设当vac大于启动电压时pnp型bjt管qp1_a1率先导通。当qp1_a1导通时，qp2_a1倒置，dp2_a1导通，耦合电感l1_a1和l2_a1充磁，电感电流il1_a1逐渐增加，vac通过qp1_a1、rp1_a1和rs1_a2给cs1_a1充电，cp1_a1通过rs1_a1和ds1_a1放电，qp1_a1的基极电流逐渐减小，而其集电极电流逐渐增加，令qp1_a1退出饱和区进入截止区。当qp1_a1截止后，d1_a1导通，耦合电感l1_a1和l2_a1中的磁能仅由l1_a1释放，为负载提供电能。同时，qs1_a1导通，vac通过qs1_a1和rs1_a1给cp1_a1充电，cs1_a1通过rp1_a1和dp1_a1放电，qs1_a1的基极电流逐渐减小，令qs1_a1退出饱和区进入截止区。当qs1_a1截止时，qp1_a1再次导通。周而复始。当vac<0时，实施例1的自激工作原理与上述vac>0时的相似。二极管dsj_a1和dpj_a1的作用是保护pnp型bjt管qsj_a1和qpj_a1并参与振荡。
图7是实施例1的仿真波形图，由图7可知实施例1的自激工作状态，其输出电压平均值vo大于0且小于输入电压峰值
实施例2
参照图1、图3、图4、图5和图6，实施例2的开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j包括电阻rsj_b1、电阻rsj_b2、电阻rpj_b1、电容csj_b1、电容cpj_b1、pnp型bjt管qsj_b1、pnp型bjt管qpj_b1、二极管dsj_b1、二极管dpj_b1、电感lj_b1和续流单元j，续流单元j具有端口cj_1、端口cj_2、端口cj_3和端口cj_4，j的取值范围为1至2，所述pnp型bjt管qsj_b1的发射极同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij+、二极管dsj_b1的阴极、二极管dpj_b1的阴极和pnp型bjt管qpj_b1的发射极相连，pnp型bjt管qsj_b1的基极同时与二极管dsj_b1的阳极和电阻rsj_b1的一端相连，pnp型bjt管qsj_b1的集电极同时与电阻rsj_b2的一端和电容csj_b1的一端相连，pnp型bjt管qpj_b1的基极同时与二极管dpj_b1的阳极和电阻rpj_b1的一端相连，电阻rpj_b1的另一端与电容csj_b1的另一端相连，pnp型bjt管qpj_b1的集电极同时与电容cpj_b1的一端、电感lj_b1的一端和所述续流单元j的端口cj_1相连，电容cpj_b1的另一端与电阻rsj_b1的另一端相连，电感lj_b1的另一端同时与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口vij-、电阻rsj_b2的另一端和续流单元j的端口cj_2相连，续流单元j的端口cj_3与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj+相连，续流单元j的端口cj_4与开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j的端口voj-相连。所述电感l1_b1和电感l2_b1存在耦合关系，电感l1_b1的一端和电感l2_b1的一端是异名端。续流单元j的作用是当pnp型bjt管qpj_b1截止时为电感l1_b1和电感l2_b1提供电流通道。二极管dsj_b1的作用是保护pnp型bjt管qsj_b1。二极管dpj_b1的作用是保护pnp型bjt管qpj_b1。实施例2的其余结构与实施例1相同。
实施例2利用所述开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器j内部的不一致性，尤其是pnp型bjt管qpj_b1和pnp型bjt管qsj_b1的不一致性，产生所需的振荡。当vac>0时，qp2_b1会发生倒置，由开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器1和l2_b1承担电压转换的任务；当vac<0时，qp1_b1会发生倒置，由开关位于输入侧的自激式dc-dc变换器2和l1_b1承担电压转换的任务。
以vac>0为例，解释实施例2的自激工作原理。假设当vac大于启动电压时pnp型bjt管qp1_b1率先导通。当qp1_b1导通时，qp2_b1倒置，dp2_b1导通，耦合电感l1_b1和l2_b1充磁，电感电流il1_b1逐渐增加，vac通过qp1_b1、rp1_b1和rs1_b2给cs1_b1充电，cp1_b1通过rs1_b1和ds1_b1放电，qp1_b1的基极电流逐渐减小，而其集电极电流逐渐增加，令qp1_b1退出饱和区进入截止区。当qp1_b1截止后，耦合电感l1_b1和l2_b1中的磁能仅由l1_b1释放，通过续流单元1为负载提供电能。同时，qs1_b1导通，vac通过qs1_b1和rs1_b1给cp1_b1充电，cs1_b1通过rp1_b1和dp1_b1放电，qs1_b1的基极电流逐渐减小，令qs1_b1退出饱和区进入截止区。当qs1_b1截止时，qp1_b1再次导通。周而复始。当vac<0时，实施例2的自激工作原理与上述vac>0时的相似。二极管dsj_b1和dpj_b1的作用是保护pnp型bjt管qsj_b1和qpj_b1并参与振荡。
参考图4，当实施例2采用续流单元优选方案一时，所述续流单元j包括二极管daj_1和电容caj_o，二极管daj_1的阴极与所述续流单元j的端口cj_1相连，二极管daj_1的阳极同时与电容caj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容caj_o的另一端同时与所述续流单元j的端口cj_2和端口cj_4相连，j的取值范围为1至2。图8是实施例2采用续流单元优选方案一时的仿真波形图，由图8可知实施例2的自激工作状态，其输出电压平均值vo<0。
参考图5，当实施例2采用续流单元优选方案二时，所述续流单元j包括电容cbj_1、电容cbj_o、二极管dbj_1、二极管dbj_2和电感lbj_1相连，电容cbj_1的一端与所述续流单元j的端口cj_1相连，电容cbj_1的另一端同时与二极管dbj_1的阴极和电感lbj_1的一端相连，电感lbj_1的另一端与二极管dbj_2的阳极相连，二极管dbj_2的阴极同时与电容cbj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容cbj_o的另一端同时与二极管dbj_1的阳极以及所述续流单元j的端口cj_2和端口cj_4相连，j的取值范围为1至2。图9是实施例2采用续流单元优选方案二时的仿真波形图，由图9可知实施例2的自激工作状态，其输出电压平均值vo>0。
参考图6，当实施例2采用续流单元优选方案三时，所述续流单元j包括电感lcj_1、电感lcj_2、二极管dcj_1、二极管dcj_2和电容ccj_o相连，电感lcj_1的一端与二极管dcj_1的阳极相连，二极管dcj_1的阴极同时与二极管dcj_2的阴极、电容ccj_o的一端和所述续流单元j的端口cj_3相连，电容ccj_o的另一端同时与电感lcj_1的另一端、电感lcj_2的一端和所述续流单元j的端口cj_4相连，电感lcj_2的另一端与二极管dcj_2的阳极相连，电感lcj_1、电感lcj_2和所述电感lj_b1存在耦合关系，电感lj_b1的另一端和电感lcj_1的一端以及电感lcj_2的一端是同名端，j的取值范围为1至2。图10是实施例2采用续流单元优选方案三时的仿真波形图，由图10可知实施例2的自激工作状态，其输出电压平均值vo>0。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。