电流采样电路、方法、系统、设备以及存储介质与流程

1.本公开涉及电力电子领域，尤其涉及一种电流采样电路、方法、系统、设备以及存储介质。


背景技术：

2.目前在对采集开关电源中的电感进行电流采样时，处理模块的adc（analog-to-digital converte，模数转换器）端的采样速度并不能满足采集开关电源每个开关周期的电感电流的最大值和最小值，因此需要提供一种能够满足电感电流的最大值和最小值采样需求的电流采样电路。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种电流采样电路、方法、系统、设备以及存储介质，能够基于该电流采样电路在开关周期内电感电流最大和最小时，保持最大值和最小值一段时间，直到采样成功后控制开关管进行复位，满足电感电流的最大值和最小值的采样需求。
4.第一方面，本公开实施例提供了一种电流采样电路，该电路包括：电流传感器、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第三电阻、处理模块；其中，电流传感器的第一端与开关电源中的电感连接，电流传感器的第二端与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接；第一二极管的阴极与第一电阻的第一端连接；第一电阻的第二端与第一电容的第一端、第一开关管的第一端、处理模块的第一adc端连接；第一电容的第二端与地、第一开关管的第二端连接；第一开关管的控制端与处理模块的第一驱动端连接；第二二极管的阳极与第二电阻的第一端连接；第二电阻的第二端与第二电容的第一端、第二开关管的第二端、处理模块的第二adc端、第三电阻的第一端连接；第二电容的第二端与地、第三电阻的第二端连接；第二开关管的第一端与第一供电端连接，第二开关管的控制端与处理模块的第二驱动端连接；电流传感器，用于采集电感的电感电流；处理模块，用于通过第一adc端采集电感电流在开关周期内的最大值，若采集到最大值，则向第一开关管的控制端输出驱动信号，控制第一开关管导通，在导通时长达到预设时长的情况下，向第一开关管的控制端输出关断信号，控制第一开关管关断；还用于通过第二adc端采集电感电流在开关周期内的最小值，若采集到最小值，则向第二开关管的控制端输出驱动信号，控制第二开关管导通，在导通时长达到预设时长的情况下，向第二开关管的控制端输出关断信号，控制第二开关管关断。
5.在第一方面的一些可实现方式中，第一开关管为n沟道mos管，第二开关管为p沟道mos管，第一开关管的第一端为漏极、第一开关管的第二端为源极，第一开关管的控制端为栅极，第二开关管的第一端为漏极、第二开关管的第二端为源极，第二开关管的控制端为栅极。
6.在第一方面的一些可实现方式中，电流传感器为霍尔电流传感器，霍尔电流传感
器的第一端与电感连接，霍尔电流传感器的第二端与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接，霍尔电流传感器的电源端与第二供电端连接，霍尔电流传感器的接地端与地连接。
7.在第一方面的一些可实现方式中，电流采样电路还包括：第三二极管，第三二极管的阳极与霍尔电流传感器的接地端连接，第三二极管的阴极与地连接。
8.在第一方面的一些可实现方式中，电流采样电路还包括：电压跟随器，电压跟随器的正相输入端与电流传感器的第二端连接，电压跟随器的反相输入端与电压跟随器的输出端、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接，电压跟随器的电源端与第三供电端连接，电压跟随器的接地端与地连接。
9.在第一方面的一些可实现方式中，电流采样电路还包括：第四二极管和第五二极管，第四二极管的阳极与第二电阻的第二端、第二电容的第一端、第一开关管的第二端连接，第四二极管的阴极与第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极与第三电阻的第一端与处理模块的第二adc端连接。
10.第二方面，本公开实施例提供了一种电流采样方法，应用于如以上所述的电流采样电路，该方法包括：通过第一adc端采集电感的电感电流在开关周期内的最大值；若采集到最大值，则向第一开关管的控制端输出驱动信号，控制第一开关管导通；在导通时长达到预设时长的情况下，向第一开关管的控制端输出关断信号，控制第一开关管关断；通过第二adc端采集电感电流在开关周期内的最小值；若采集到最小值，则向第二开关管的控制端输出驱动信号，控制第二开关管导通；在导通时长达到预设时长的情况下，向第二开关管的控制端输出关断信号，控制第二开关管关断。
11.第三方面，本公开实施例提供了一种电流采样系统，包括如以上所述的电流采样电路。
12.第四方面，本公开实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如以上所述的方法。
13.第五方面，本公开实施例提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行如以上所述的方法。
14.第六方面，本公开实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如以上所述的方法。
15.在本公开中，提供了一种电流采样电路，基于该电流采样电路可以在开关周期内电感电流最大和最小时，保持最大值和最小值一段时间，直到采样成功后控制开关管进行复位，满足电感电流的最大值和最小值的采样需求。
16.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
17.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：图1示出了本公开实施例提供的一种电流采样电路的结构图；图2示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图；图3示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图；图4示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图；图5示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图；图6示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图；图7示出了本公开实施例提供的一种电感电流示意图；图8示出了本公开实施例提供的另一种电感电流示意图；图9示出了本公开实施例提供的一种电流采样方法的流程图；图10示出了一种能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的结构图。
具体实施方式
18.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
19.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
20.针对背景技术中出现的问题，本公开实施例提供了一种电流采样电路电流采样电路、方法、系统、设备以及存储介质。具体地，提供了一种电流采样电路，基于该电流采样电路可以在开关周期内电感电流最大和最小时，保持最大值和最小值一段时间，直到采样成功后控制开关管进行复位，满足电感电流的最大值和最小值的采样需求。
21.下面结合附图，通过具体的实施例对本公开实施例提供的电流采样电路、方法、系统、设备以及存储介质进行详细地说明。
22.图1示出了本公开实施例提供的一种电流采样电路的结构图，如图1所示，电流采样电路100可以包括电流传感器1、第一二极管d1、第二二极管d2、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2、第一开关管s1、第二开关管s2、第三电阻r3、处理模块1。
23.其中，电流传感器1的第一端与开关电源中的电感l1连接，电流传感器1的第二端与第一二极管d1的阳极、第二二极管d2的阴极连接；第一二极管d1的阴极与第一电阻r1的第一端连接；第一电阻r1的第二端与第一电容c1的第一端、第一开关管s1的第一端、处理模块1的第一adc端连接；第一电容c1的第二端与地、第一开关管s1的第二端连接；第一开关管s1的控制端与处理模块1的第一驱动端连接；第二二极管d2的阳极与第二电阻r2的第一端连接；第二电阻r2的第二端与第二电容c2的第一端、第二开关管s2的第二端、处理模块1的第二adc端、第三电阻r3的第一端连接；第二电容c2的第二端与地、第三电阻r3的第二端连
接；第二开关管s2的第一端与第一供电端vcc1连接，第二开关管s2的控制端与处理模块1的第二驱动端连接。
24.电流传感器1可以用于采集电感l1的电感电流。电感电流经由第一二极管d1、第一电阻r1、第一电容c1、第一开关管s1处理得到电感电流在开关周期内的最大值，电感电流经由第二二极管d2、第二电阻r2、第二电容c2、第二开关管s2、第三电阻r3处理得到电感电流在开关周期内的最小值。
25.处理模块1可以用于通过第一adc端采集电感电流在开关周期内的最大值，若采集到最大值，则向第一开关管s1的控制端输出驱动信号，控制第一开关管s1导通，将第一电容c1的电压降为地的电压，在导通时长达到预设时长的情况下，向第一开关管s1的控制端输出关断信号，控制第一开关管s1关断。如此一来，可以在电感电流最大时，将最大值保持一端时间，直到最大值采样成功后控制开关管进行复位，满足开关周期内电感电流最大值的采样需求。
26.处理模块1还可以用于通过第二adc端采集电感电流在开关周期内的最小值，若采集到最小值，则向第二开关管s2的控制端输出驱动信号，控制第二开关管s2导通，将第二电容c2的电压升为第一供电端vcc1的电压，在导通时长达到预设时长的情况下，向第二开关管s2的控制端输出关断信号，控制第二开关管s2关断。如此一来，可以在电感电流最小时，将最小值保持一端时间，直到最小值采样成功后控制开关管进行复位，满足开关周期内电感电流最小值的采样需求。
27.可知，如此循环采样下去，可以精确采集每个开关周期内电感电流的最大值和最小值。
28.在一些实施例中，第一开关管s1和第二开关管s2可以为场效应管或三极管等可控开关器件。如图1所示，第一开关管s1可以为n沟道mos管q1，第二开关管s2可以为p沟道mos管q2，第一开关管s1的第一端为漏极、第一开关管s1的第二端为源极，第一开关管s1的控制端为栅极，第二开关管s2的第一端为漏极、第二开关管s2的第二端为源极，第二开关管s2的控制端为栅极。
29.在一些实施例中，电流传感器1可以为霍尔电流传感器。如图2所示，霍尔电流传感器hct1的第一端与电感l1连接，霍尔电流传感器hct1的第二端与第一二极管d1的阳极、第二二极管d2的阴极连接，霍尔电流传感器hct1的电源端与第二供电端vcc2连接，霍尔电流传感器hct1的接地端与地连接。可知，电感l1的原边电流通过霍尔电流传感器hct1采集可以得到电感电流。
30.图3示出了本公开实施例提供的另一种电流采样电路的结构图，与图2相比，图3中的电流采样电路100还可以包括第三二极管d3。
31.其中，第三二极管d3的阳极与霍尔电流传感器hct1的接地端连接，第三二极管d3的阴极与地连接。可知，第三二极管d3可以用于补偿电路的二极管压降。
32.在一些实施例中，电流采样电路100还可以包括电压跟随器。如图4所示，电压跟随器u1的正相输入端与电流传感器1的第二端连接，电压跟随器u1的反相输入端与电压跟随器u1的输出端、第一二极管d1的阳极、第二二极管d2的阴极连接，电压跟随器u1的电源端与第三供电端vcc3连接，电压跟随器u1的接地端与地连接。可知，电压跟随器u1可以隔离后级电路的干扰。
33.在一些实施例中，电流采样电路100还可以包括第四二极管和第五二极管。如图5所示，第四二极管d4的阳极与第二电阻r2的第二端、第二电容c2的第一端、第一开关管s1的第二端连接，第四二极管d4的阴极与第五二极管d5的阳极连接，第五二极管d5的阴极与第三电阻r3的第一端与处理模块1的第二adc端连接。可知，第四二极管d4和第五二极管d5可以用于补偿电路的二极管压降。
34.下面可以结合图6-图8对本公开实施例提供的电流检测电路进行详细说明，具体如下：如图6所示，电流采样电路100可以包括霍尔电流传感器hct1、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2、n沟道mos管q1，p沟道mos管q2、处理模块1。
35.其中，霍尔电流传感器hct1的第一端与电感l1连接，霍尔电流传感器hct1的第二端与电压跟随器u1的正相输入端连接，霍尔电流传感器hct1的电源端与第二供电端vcc2连接，霍尔电流传感器hct1的接地端与第三二极管d3的阳极连接。第三二极管d3的阴极与地连接。电压跟随器u1的反相输入端与电压跟随器u1的输出端、第一二极管d1的阳极、第二二极管d2的阴极连接，电压跟随器u1的电源端与第三供电端vcc3连接，电压跟随器u1的接地端与地连接。第一二极管d1的阴极与第一电阻r1的第一端连接。第一电阻r1的第二端与第一电容c1的第一端、mos管q1的漏极、处理模块1的第一adc端连接。第一电容c1的第二端与地、mos管q1的源极连接。mos管q1的栅极与处理模块1的第一驱动端连接。第二二极管d2的阳极与第二电阻r2的第一端连接。第二电阻r2的第二端与第二电容c2的第一端、mos管q2的源极、第四二极管d4的阳极连接。第二电容c2的第二端与地、第三电阻r3的第二端连接。第四二极管d4的阴极与第五二极管d5的阳极连接。第五二极管d5的阴极与处理模块1的第二adc端、第三电阻r3的第一端连接。mos管q2的漏极与第一供电端vcc1连接，mos管q2的栅极与处理模块1的第二驱动端连接。
36.如图6所示，电感l1的原边电流可以通过霍尔电流传感器hct1采集得到电感电流，由电压跟随器u1进行信号处理，并经第一二极管d1、第一电阻r1、第一电容c1、mos管q1得到电感电流在开关电源的开关周期内的最大值，经第二二极管d2、第二电阻r2、第二电容c2、第二开关管s2、第四二极管d4、第五二极管d5、第三电阻r3处理得到电感电流在开关周期内的最小值。
37.处理模块1通过第一adc端采集电感电流在开关周期内的最大值，若采集到最大值，则向mos管q1的栅极输出驱动信号，控制mos管q1导通，将第一电容c1的电压降为0v，在导通时长达到预设时长的情况下，向mos管q1的栅极输出关断信号，控制mos管q1的栅极关断。通过第二adc端采集电感电流在开关周期内的最小值，若采集到最小值，则向mos管q2的栅极输出驱动信号，控制mos管q2导通，将第二电容c2的电压升为第一供电端vcc1的电压，在导通时长达到预设时长的情况下，向mos管q2的栅极输出关断信号，控制mos管q2关断。可以理解，如此循环采样下去，可以精确采集每个开关周期内电感电流的最大值和最小值。
38.图7示出了本公开实施例提供的一种电感电流示意图，如图7所示，霍尔电流传感器hct1采集的电感电流为i_s，mos管q1的栅极电压为p_rst1，其中，高电位为驱动信号，低电位为关断信号，电感电流的最大值为i_max，示出了电感电流在每个周期的最大值。
39.图8示出了本公开实施例提供的另一种电感电流示意图，如图8所示，霍尔电流传
感器hct1采集的电感电流为i_s，mos管q2的栅极电压为p_rst2，其中，低电位为驱动信号，高电位为关断信号，电感电流的最小值为i_min，示出了电感电流在每个周期的最小值。
40.基于本公开实施例提供的电流采样电路，本公开实施例还提供了一种电流采样系统，该电流采样系统包括图1-图6所示的电流采样电路100。
41.图9示出了本公开实施例提供的一种电流采样方法的流程图，如图9所示，电流采样方法900可以应用于图1-图6所示的电流采样电路100，执行主体为处理模块1，包括以下步骤：s910，通过第一adc端采集电感的电感电流在开关周期内的最大值。
42.s920，若采集到最大值，则向第一开关管的控制端输出驱动信号，控制第一开关管导通。
43.s930，在导通时长达到预设时长的情况下，向第一开关管的控制端输出关断信号，控制第一开关管关断。
44.s940，通过第二adc端采集电感电流在开关周期内的最小值。
45.s910，若采集到最小值，则向第二开关管的控制端输出驱动信号，控制第二开关管导通。
46.s960，在导通时长达到预设时长的情况下，向第二开关管的控制端输出关断信号，控制第二开关管关断。
47.以此方式，可以在电感电流最大时，将最大值保持一端时间，直到最大值采样成功后控制开关管进行复位，满足开关周期内电感电流最大值的采样需求。在电感电流最小时，将最小值保持一端时间，直到最小值采样成功后控制开关管进行复位，满足开关周期内电感电流最小值的采样需求。
48.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。
49.可以理解的是，图9所示电流采样方法900的各个步骤与图1-图6所示的电流采样电路100的各个模块对应，并能达到其相应的技术效果，为了简洁，在此不再赘述。
50.图10示出了一种可以用来实施本公开的实施例的电子设备的结构图。电子设备1000旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备1000还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
51.如图10所示，电子设备1000可以包括计算单元1001，其可以根据存储在只读存储器（rom）1002中的计算机程序或者从存储单元1008加载到随机访问存储器（ram）1003中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram1003中，还可存储电子设备1000操作所需的各种程序和数据。计算单元1001、rom1002以及ram1003通过总线1004彼此相连。输入/输出（i/o）接口1005也连接至总线1004。
52.电子设备1000中的多个部件连接至i/o接口1005，包括：输入单元1006，例如键盘、鼠标等；输出单元1007，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1008，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1009，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1009允许电子设备1000通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
53.计算单元1001可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元1001的一些示例包括但不限于中央处理单元（cpu）、图形处理单元（gpu）、各种专用的人工智能（ai）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器（dsp）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元1001执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法900。例如，在一些实施例中，方法900可被实现为计算机程序产品，包括计算机程序，其被有形地包含于计算机可读介质，例如存储单元1008。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom1002和/或通信单元1009而被载入和/或安装到设备1000上。当计算机程序加载到ram1003并由计算单元1001执行时，可以执行上文描述的方法900的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元1001可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行方法900。
54.本文中以上描述的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（fpga）、专用集成电路（asic）、专用标准产品（assp）、片上系统（soc）、负载可编程逻辑设备（cpld）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
55.用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
56.在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读储存介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（cd-rom）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
57.需要注意的是，本公开还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行方法900，并达到本公开实施例执行其方法达到的相应技术效果，为简洁描述，在此不再赘述。
58.另外，本公开还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现方法900。
59.为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施以上描述的实施例，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，crt（阴极射线管）或者lcd（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
60.可以将以上描述的实施例实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（lan）、广域网（wan）和互联网。
61.计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
62.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
63.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。