为了消除电网谐波污染、提高功率因数,需要在电子设备的输入端增加功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)变换器。由于脉动的瞬态输入功率与恒定的输出功率之间的不平衡,PFC变换器的输出电压/电流含有较大的二倍工频纹波,且PFC变换器的动态响应速度慢,对于突变的负载不能及时调整输出电压／电流,因此对于电源质量要求高的供电设备,PFC变换器的输出不能直接用于给供电设备供电。为了减小输出电压／电流纹波,有功率因数校正功能的开关电源通常使用PFC变换器与DC-DC变换器两级变换器级联的结构。传统两级级联结构的PFC变换器,前级实现输入电流整形,后级级联DC-DC变换器给负载提供低输出电压／电流纹波和快速动态响应的电源。两级级联结构的PFC变换器需要两个开关变换器和两套控制电路,且能量经过两级变换,因此转换效率低、功率密度低、成本高、控制复杂,这些都限制了两级级联结构的PFC技术的应用。本论文致力于研究控制简单、低成本和高效率的高功率因数低输出纹波的PFC变换器。与传统两级级联结构PFC变换器相比,Boost-Flyback、Boost-Forward和Buck-Flyback等已有单级单开关PFC变换器,具有控制简单、成本低等优点,但是它们需要使用高降压比的变压器才可以给低电压的负载供电。为了进一步降低成本,本论文提出了一种新的单级单开关PFC变换器-----二次型Buck PFC变换器,并基于LED负载,深入研究了基于二次型Buck PFC变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调节LED电流。研究结果表明,二次型Buck PFC变换器可以实现功率因数校正,输入电流的各次谐波可以满足IEC61000-3-2 class D标准,且与传统BuckPFC变换器相比,二次型Buck PFC 变换器极大的减小了流过LED的二倍工频电流纹波,可以实现无频闪。单级单开关PFC技术需要同时兼顾功率因数和DC-DC变换器的低输出电压/电流纹波和快速动态响应,所以容易导致输入电流出现畸变,使其PF值略低于两级级联结构的PFC技术,并且单级单开关PFC变换器的输出能量仍然经过两级功率变换,转换效率低。为了减少功率变换的级数,以提高PFC变换器的效率,并降低输出电压的二倍工频纹波,本论文提出了一种由双输出反激变换器和Buck变换器组成的低输出电压纹波的准单级反激PFC变换器,Buck变换器的输入为双输出反激变换器的辅助输出,Buck变换器的输出与双输出反激变换器的主输出串联给负载供电,其中仅有Buck变换器输出的功率经过了两级变换。双输出反激变换器实现PFC功能；由双输出反激变换器辅助输出供电的、具有快速动态响应速度的Buck变换器补偿双输出反激变换器主输出的二倍工频电压纹波,实现低输出电压纹波和快速动态响应。本文在分析和验证了工作模式对反激PFC变换器输出电压纹波的影响的基础上,深入研究了低输出电压纹波的准单级反激PFC变换器。研究结果表明,在保持同样PF值的前提下,准单级反激PFC变换器极大的减小了反激PFC变换器的二倍工频输出电压纹波；准单级反激PFC变换器的效率高于两级级联PFC变换器,接近反激PFC变换器的效率；准单级反激PFC变换器的动态响应速度与两级级联PFC变换器的动态响应速度相近,远快于反激PFC变换器。传统的恒定导通时间(Constant On-Time, COT)控制临界连续模式(Critical Conduction Mode, CRM)反激PFC变换器的输入电流并不是理想正弦波,且有很大的畸变,尤其在高输入电压时,很难满足对功率因数和总谐波畸变要求苛刻的应用场合。本论文提出了一种变导通时间(Variable On-Time, VOT)控制CRM反激PFC变换器的控制策略。引入输入电压和反激变压器辅助绕组电压参与CRM反激PFC变换器开关管的导通时间控制,解决了传统COT控制CRM反激PFC变换器PF值低和总谐波畸变(Total Harmonic Distortion, THD)高的问题。研究结果表明,VOT控制CRM反激PFC变换器在保持COT控制CRM反激PFC变换器同样高效率的前提下,提高了PF值,大幅降低了THD。本论文最后结合准单级反激PFC变换器技术和VOT控制方法,提出了可以同时实现单位功率因数和低输出电压纹波的基于VOT控制的准单级反激PFC变换器。为了验证理论分析的正确性,论文搭建了相应的仿真和实验样机平台,给出了相应的仿真和实验结果。仿真及实验结果对本文的理论分析进行了很好的验证。