一种电流采样电路及图腾柱无桥电路电流采样系统的制作方法

文档序号:9869493阅读:806来源:国知局
一种电流采样电路及图腾柱无桥电路电流采样系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路控制领域,特别是一种电流采样电路及图腾柱无桥电路电流采样系统。
【背景技术】
[0002]在能源转换系统中,电源的转换效率是非常重要的。与传统的功率转换电路相比,无桥电路可以消除部分或者全部二极管,降低了电路的导通损耗,在高效能源转换上有优势。而图腾柱无桥(Totem-Pole Bridgeless)电路作为无桥电路的一种,具有电路结构简单和转换效率高等优点,在近年来越来越受到普遍的应用。
[0003]图la、lb给出了图腾柱无桥电路的电路图。以图1a为例,第一桥臂单元,第二桥臂单元互相并联连接。第一桥臂单元中有两个同向串联的开关管SI和S2。第二桥臂单元有两个同向串联的二极管Dl和D2。在两个开关管的连接点中间和两个二极管的连接点中间连接有电源ACl和电感LI。并联连接的电容Cl,负载RL与第一桥臂单元,第二桥臂单元互相并联连接。
[0004]在图腾柱无桥电路中,一个主要的挑战在于对电感电流的采样从而实现对SI和S2的控制时序。现有技术中一般采用以下两种技术。其一,采用霍尔传感器直接采样电感电流,通过采样电流控制开关管SI和S2,由于霍尔传感器本身体积较大且价格较高,故采用这一方法价格较贵,且无法微型化图腾柱无桥电路;其二,采用了采样电阻和若干个运放,把信号供给ADC,而且需要额外的隔离辅助电源提供隔离电源,这一方案同样成本过高。

【发明内容】

[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种图腾柱无桥电路电流采样系统,采用电流互感器对流过电流进行采样,降低电流采样成本,提高电流采样效率。
[0006]为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种电流采样电路,所述电流采样电路包括:电流互感器、复位电阻、二极管、采样开关管与采样电阻,所述电流互感器包括原边绕组与副边绕组;
[0007]所述复位电阻并联在电流互感器副边绕组两端,所述采样开关管、二极管与采样电阻串联后,并联连接在复位电阻两端;
[0008]所述电流采样电路的原边绕组连接在被采样电路中;
[0009]当所述采样开关管闭合时,所述电流采样电路采集流过被采样电路中的电流。
[0010]进一步地,所述电流采样电路包括:第一电流采样电路与第二电流采样电路。
[0011]更进一步地,所述第一电流采样电路与第二电流采样电路共用采样电阻。
[0012]更进一步地,所述电流互感器包括第一原边绕组、第一副边绕组、第二原边绕组与第二副边绕组;
[0013]所述第一原边绕组与第二原边绕组分别连接在被采样电路中;所述第一副边绕组两端与第一电流采样电路的复位电阻并联;所述第二副边绕组与第二电流采样电路的复位电阻并联。
[0014]更进一步地,所述采样开关管为绝缘栅场效应管或双极结型晶体管。
[0015]为解决上述技术问题本发明还提供一种图腾柱无桥电路电流采样系统,包括并联连接在第一并联连接点与第二并联连接点之间的第一桥臂单元、第二桥臂单元与负载单元,所述第一桥臂单元包括同向串联的第一开关管与第二开关管,所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管与第二二极管,所述负载单元包括并联连接的电容与负载电阻,所述两个开关管间的第一连接点与所述两个二极管间的第二连接点之间连接有电源与电感,所述图腾柱无桥电路电流采样系统还包括:
[0016]第一电流采样单元,第一电流采样单元与所述第一开关管串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间,或第一电流采样单元与所述第一二极管串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间,所述第一电流采样单元,用于当第一开关管闭合时采样流过第一开关管或第一二极管的电流或感应电流;
[0017]第二电流采样单元,第二电流采样单元与所述第二开关管串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间,或第二电流采样单元与所述第二二极管串联于所述第二并联连接点与第二连接点之间,所述第二电流采样单元,用于当第二开关管闭合时采样流过第二开关管或第二二极管的电流或感应电流;
[0018]第三电流采样单元先与负载单元串联后并联在第一并联连接点与第二并联连接点之间,所述第三电流采样单元,用于采样流过负载单元的电流;
[0019]控制单元,与所述三个电流采样单元、第一开关管与第二开关管相连,根据所述三个电流采样单元采样的电流信号,控制第一开关管和第二开关管的闭合或断开。
[°02°]进一步地,所述第一电流采样单元与第二电流采样单元包括:电流互感器、复位电阻、二极管、采样开关管与采样电阻,所述电流互感器包括原边绕组与副边绕组;
[0021]所述复位电阻并联在电流互感器副边绕组两端,所述采样开关管、二极管与采样电阻串联后,并联连接在复位电阻两端;
[0022]所述第一电流采样单元的原边绕组与所述第一开关管串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间,或与第一二极管串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间;
[0023]所述第二电流采样单元的原边绕组与所述第二开关管串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间,或与所述第二二极管串联于所述第二并联连接点与第二连接点之间;
[0024]所述采样电阻与所述开关控制单元连接,当所述采样开关管闭合时,所述第一电流采样单元或第二电流采样单元采样流过的电流。
[0025]更进一步地,所述第一电流采样单元与第二电流采样单元共用采样电阻。
[0026]更进一步地,所述电流互感器包括第一原边绕组、第一副边绕组、第二原边绕组与第二副边绕组;
[0027]所述第一原边绕组与第二原边绕组分别连接在图腾柱无桥电路中;所述第一副边绕组两端与第一电流采样单元的复位电阻并联;所述第二副边绕组与第二电流采样单元的复位电阻并联。
[0028]更进一步地,所述开关管为绝缘栅场效应管或双极结型晶体管。
[0029]更进一步地,所述第一电流采样单元中的采样开关管与所述第一开关管的开关时序相同或相应;
[0030]所述第二电流采样单元中的采样开关管管与所述第二开关管的开关时序相同或相应。
[0031]具体地,所述第一电流采样单元与所述第一开关管串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间;所述第二电流采样单元与所述第二开关管串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间。
[0032]具体地,所述第一电流采样单元与所述第一开关管串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间;所述第二电流采样单元与所述第二二极管串联于所述第二并联连接点与第二连接点之间。
[0033]具体地,所述第一电流采样单元与所述第一二极管串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间;所述第二电流采样单元与所述第二开关管串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间。
[0034]具体地,所述第一电流采样单元与所述第一二极管串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间;所述第二电流采样单元与所述第二二极管串联于所述第二并联连接点与第二连接点之间。
[0035]本发明的有益效果:1.本发明提供一种简单实用的电流采样电路,该采样电路结构简单,采样效率高,同能相同的采样电路能共用器件,在不影响效率的前提下降低成本。
[0036]2.本发明提供的图腾柱无桥电路电流采样系统,采用三个采样单元,控制单元根据三个采样单元提供的电流数据,能够将充放电循环划分为充电环节(即交流输入对电感LI的储存能量)与放电环节(即电感LI对输出端的释放能量),采用一个或者两个采集电流值触发充电环节,用两个或一个采集电流值触发放电环节,大大简化了控制单元的复杂程度,同时保证图腾柱无桥电路能够精准的跟随交流电变化频率,进行电路充放电循环。
【附图说明】
[0037]图1a为现有技术中图腾柱无桥电路不意图;
[0038]图1b为现有技术中另一种图腾柱无桥电路不意图;
[0039]图2为本发明第一实施例提供的图腾柱无桥电路电流采样系统结构示意图;
[0040]图3为本发明第二实施例提供的图腾柱无桥电路电流采样系统结构示意图;
[0041]图4为本发明第三实施例提供的图腾柱无桥电路电流采样系统结构示意图;
[0042]图5为本发明第四实施例提供的图腾柱无桥电路电流采样系统结构示意图
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