一种无桥PFC电流型采样电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路术领域，尤其涉及一种无桥PFC电流型采样电路。

背景技术：

目前，无桥PFC(Power Factor Correction，PFC)主要是为了提高电路工作效率而产生的一种拓扑电路，其中电流采样设计是该拓扑电路中比较重要的电路环节。现有的无桥PFC电流型采样电路中，大都采用三个电流互感器对系统电流进行采样，叠加后再进行处理，这样采样得到的采样信号会出现电流不对称等问题，采样效果并不是很好。因此需要一种采用效果较好、采样精度较高的电流采样电路。

技术实现要素：

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无桥PFC电流型采样电路，可提升电流采样的精确度。

一方面，本实用新型实施例公开提供了一种无桥PFC电流型采样电路，所述无桥PFC电流型采样电路包括：主回路模块、整流模块和差分反馈模块，所述整流模块分别与所述主回路模块和所述差分反馈模块电性连接；

所述主回路模块包括第一输入端口、第二输入端口和第一信号输出端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口分别用于输入对应的第一交流信号和第二交流信号，所述主回路模块用于将所述第一交流信号的正半周波形和所述第二交流信号的负半周波形进行错位叠加处理，得到波形完整的叠加信号，并通过所述第一信号输出端口输出所述叠加信号；

所述整流模块用于对所述叠加信号进行两路半波整流处理，并输出对应的第一整流信号和第二整流信号，其中，所述第一整流信号与所述第二整流信号互补；

所述差分反馈模块用于对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样以及差分反相放大处理，并输出目标采样信号，所述目标采样信号用于驱动无桥PFC的控制单元。

其中可选地，所述主回路模块包括：霍尔检测器件、第一电容器和第二电容器，所述霍尔检测器件包括第一检测端口、第二检测端口、第三检测端口、第四检测端口和输出端口，所述第一检测端口与所述第一输入端口电性连接，所述第二检测端口与所述第二输入端口电性连接，所述输出端口与所述第一信号输出端口电性连接，所述第三检测端口与-15V电压源电性连接，且所述第三检测端口通过所述第一电容器与大地连接，所述第四检测端口与+15V电压源电性连接，且所述第四检测端口通过所述第二电容器与大地连接。

其中可选地，所述主回路模块还包括：第一电感器、第二电感器、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及第四场效应管；所述第二检测端口通过所述第一电感器与所述第三场效应管的漏极电性连接，所述第三场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极电性连接，所述第一场效应管的漏极与所述第二输入端口电性连接；所述第二输入端口通过所述第二电感器与所述第四场效应管的漏极电性连接，所述第四场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极电性连接，所述第二场效应管的漏极与所述第二检测端口电性连接，所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极以及所述第四场效应管的源极分别与大地连接。

其中可选地，当所述第一交流信号通过所述第一输入端口输入到所述主回路模块中时，所述霍尔检测器件、所述第一电感器、所述第一场效应管以及所述第三场效应管将导通工作，形成第一闭合回路，并通过所述第二输入端口输出对应的第一回路信号，所述第一回路信号用于驱动无桥PFC的元器件。

其中可选地，当所述第二交流信号通过所述第二输入端口输入到所述主回路模块中时，所述霍尔检测器件、所述第二电感器、所述第二场效应管以及所述第四场效应管将导通工作，形成第二闭合回路，并通过所述第一输入端口输出对应的第二回路信号，所述第二回路信号用于驱动无桥PFC的元器件。

其中可选地，所述整流模块包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；所述第一信号输出端口分别与所述第一二极管的第二端口、第二二极管的第一端口电性连接，所述第一二极管的第一端口、所述第二二极管的第二端口、所述第三二极管的第一端口以及所述第四二极管的第二端口分别与所述差分反馈模块电性连接，所述第三二极管的第二端口和所述第四二极管的第一端口分别与大地连接。

其中可选地，所述差分反馈模块包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器以及运算放大器，所述运算放大器包括正输入端口、负输入端口以及第二信号输出端口；所述正输入端口通过所述第三电阻器分别与所述第二二极管的第二端口和所述第四二极管的第二端口电性连接，所述负输入端口通过所述第二电阻器分别与所述第一二极管的第一端口和所述第四二极管的第一端口电性连接，所述第一电阻器桥接在所述第二二极管的第二端口和所述第一二极管的第一端口电性连接之间，所述第四电阻器桥接在所述负输入端口和所述第二信号输出端口之间，所述第二信号输出端口用于输出所述目标采样信号。

其中可选地，所述差分反馈模块还包括：第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第三电容器以及第四电容器，所述运算放大器还包括电源输入端口和接地输出端口，所述电源输入端口通过所述第五电阻器与所述-15V电压源电性连接，且所述电源输入端口通过所述第三电容器与大地连接；所述接地输出端口通过所述第六电阻器与所述+15V电压源电性连接，且所述接地输出端口通过所述第四电容器与大地电性连接；所述正输入端口通过所述第七电阻器与大地连接。

其中可选地，所述主回路模块还包括：外接输出端口VCC、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第五电容器、第六电容器，所述第二检测端口通过所述第五二极管、第五电容器分别与所述外接输出端口VCC电性连接，所述第七二极管的一端分别与所述第一电感器的一端和所述第三场效应管的漏极电性连接，所述第七二极管的另一端与所述外接输出端口VCC电性连接；所述第二输入端口通过所述第六二极管、第六电容器分别与所述外接输出端口VCC电性连接，所述第八二极管的一端分别与所述第二电感器的一端和所述第四场效应管的漏极电性连接，所述第八二极管的另一端与所述外接输出端口VCC电性连接，所述外接输出端口VCC用于输出升压驱动信号，所述升压驱动信号用于驱动无桥PFC的元器件。

可以看出，本实用新型实施例提供的无桥PFC电流型采样电路，包括主回路模块、整流模块和差分反馈模块，其中，所述整流模块分别与所述主回路模块和所述差分反馈模块电性连接，所述主回路模块可以将输入的第一交流信号的正半周波形和输入的第二交流信号的负半周波形进行错位叠加处理，得到波形完整的叠加信号，接着通过所述整流模块对所述叠加信号进行两路半波整流输出对应的第一整流信号和第二整流信号，最后通过所述差分反馈模块对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样及差分放大处理，输出对应的目标采样信号，这样可以提升信号采样的精确度，同时还避免了采样电流出现不对称的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的一种无桥PFC电流型采样电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种叠加信号的波形示意图；

图3是本实用新型实施例的一种两路整流信号的波形示意图；

图4是本实用新型实施例的一种目标采样信号的波形示意图；

图5是本实用新型实施例的一种主回路模块的连接示意图；

图6是本实用新型实施例的一种两路交流信号在主回路模块中电流流向的示意图；

图7是本实用新型实施例的一种整流模块的连接示意图；

图8是本实用新型实施例的一种差分反馈模块的连接示意图；

图9是本实用新型实施例的一种无桥PFC电流型采样电路的连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参见图1，是本实用新型实施例的一种无桥PFC电流型采样电路的结构示意图，本实用新型实施例的所述无桥PFC电流型采样电路可以包括：主回路模块1、整流模块2和差分反馈模块3，所述整流模块2分别与所述主回路模块1和所述差分反馈模块3电性连接；

其中，所述主回路模块1包括第一输入端口100、第二输入端口101和第一信号输出端口102，所述第一输入端口100和所述第二输入端口102分别用于输入对应的第一交流信号和第二交流信号，所述主回路模块1用于将所述第一交流信号的正半周波形和所述第二交流信号的负半周波形进行错位叠加处理，得到波形完整的叠加信号，并通过所述第一信号输出端口102输出所述叠加信号；

所述整流模块2用于对所述叠加信号进行两路半波整流处理，并输出对应的第一整流信号和第二整流信号，其中，所述第一整流信号与所述第二整流信号互补；

所述差分反馈模块3用于对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样以及差分反相放大处理，并输出目标采样信号，所述目标采样信号用于驱动无桥PFC的控制单元。

其中可选地，上述的第一交流信号和第二交流信号可以是指同一交流电的正负极两路信号，或者是指不相同的两路交流电信号，或者是指具有相同振动频率、相同振动幅度的电流波形所对应的两路电流信号，或者是指其他的交流电信号，本实用新型实施例不作限定。

当用户将所述第一交流电信号和所述第二交流电(如同一交流电的正负极两路交流信号)分别通过第一输入端口100和第二输入端口101输入到所述主回路模块后，所述主回路模块1可以将所述第一交流信号的正半周波形和所述第二交流信号的负半周形，或者将所述第一交流信号的负半周波形和所述第二交流信号的正半周形波形进行错位叠加处理(如相位错位、或者延迟波形重叠周期、移动错位相加时刻等)，得到波形完整的叠加信号，具体可参见图2所示给出的叠加信号的波形示意图。所述主回路模块可以通过所述第一信号输出端口102将所述叠加信号输出/输入到所述整流模块2中，所述整流模块2可以对所述叠加信号进行两路半波整流处理，也即是对所述叠加信号的正半周波形和负半轴波形分别进行半波整流处理，得到/输出对应的第一整流信号和第二整流信号，利用如图2所示的叠加信号，该整流模块2可以对该叠加信号机型两路半波整流最后得到如图3所示给出的两路整流信号的波形示意图，其中，图3波形示意图中的正半周波形可以是指所述整流模块2对所述叠加信号的正半周波形进行整流得到的第一整流信号，图3波形示意图中的负半周波形可以是指所述整流模块2对所述叠加信号的负半周波形进行整流得到的第二整流信号。进一步地，所述整流模块2还可以将两路半波整流处理得到的所述第一整流信号和所述第二整流信号输入到所述差分反馈模块3中，所述差分反馈模块3可以进一步地对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样以及差分反相放大处理，最后输出/得到对应的目标采样信号，所述目标采样信号可以用来驱动该无桥PFC电路的控制单元工作，利用如图3所示给出的两路整流信号，该差分反馈模块3对其进行采样及差分放大处理，最后得到如图4给出的一种目标采样信号的波形示意图。

本实用新型实施例的无桥PFC电流型采样电路可参见如图9所示的无桥PFC电流型采样电路的连接示意图。

可以看出，本实用新型实施例提供的无桥PFC电流型采样电路，包括主回路模块、整流模块和差分反馈模块，其中，所述整流模块分别与所述主回路模块和所述差分反馈模块电性连接，所述主回路模块可以将输入的第一交流信号的正半周波形和输入的第二交流信号的负半周波形进行错位叠加处理，得到波形完整的叠加信号，接着通过所述整流模块对所述叠加信号进行两路半波整流输出对应的第一整流信号和第二整流信号，最后通过所述差分反馈模块对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样及差分放大处理，输出对应的目标采样信号，这样可以提升信号采样的精确度，同时还避免了采样电流出现不对称的问题。

下面对上述无桥PFC电流型采样电路中包括的每个模块进行详细地阐述。具体如图5所示给出的主回路模块的连接示意图，所述主回路模块1包括：霍尔检测器件U1、第一电容器C1和第二电容器C2，所述霍尔检测器件U1包括第一检测端口10、第二检测端口11、第三检测端口12、第四检测端口13和输出端口14，所述第一检测端口10与所述第一输入端口100电性连接，所述第二检测端口11与所述第二输入端口101电性连接，所述输出端口14与所述第一信号输出端口102电性连接，所述第三检测端口12与-15V电压源电性连接，且所述第三检测端口12通过所述第一电容器C1与大地连接，所述第四检测端口13与+15V电压源电性连接，且所述第四检测端口13通过所述第二电容器C2与大地连接。

其中可选地，所述主回路模块还包括：第一电感器L1、第二电感器L2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3以及第四场效应管Q4；所述第二检测端口11通过所述第一电感器L1与所述第三场效应管Q3的漏极电性连接，所述第三场效应管Q3的栅极与所述第一场效应管Q1的栅极电性连接即是如图4所示通过节点G21将所述第三场效应管Q3的栅极与所述第一场效应管Q1的栅极电性连接，所述第一场效应管Q1的漏极与所述第二输入端口101电性连接。进一步地，所述第二输入端口101通过所述第二电感器L2与所述第四场效应管Q4的漏极电性连接，所述第四场效应管Q4的栅极与所述第二场效应管Q2的栅极电性连接，也即是如图4所示通过节点G11将所述第四场效应管Q4的栅极与所述第二场效应管Q2的栅极电性连接，所述第二场效应管Q2的漏极与所述第二检测端口11电性连接，所述第一场效应管Q1的源极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第三场效应管Q3的源极以及所述第四场效应管Q4的源极分别与大地连接。

其中可选地，为了进一步完善该主回路模块1，或者保证该主回路模块1的正常工作，所述主回路模块1还可以包括外接输出端口PFC_VCC、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第五电容器C5、第六电容器C6，所述第二检测端口11通过所述第五二极管D5、第五电容器C5分别与所述外接输出端口VCC电性连接，也即是D5和C5并联连接在所述第二检测端口11和所述外接输出端口PFC_VCC(即是所述外接输出端口VCC)之间；进一步地，所述第七二极管D7的一端分别与所述第一电感器L1的一端和所述第三场效应管Q3的漏极电性连接，所述第七二极管D7的另一端与所述外接输出端口PFC_VCC电性连接。可选地，所述第二输入端口101通过所述第六二极管D6、第六电容器C6分别与所述外接输出端口PFC_VCC电性连接，也即是D6和C6并联连接在所述第二输入端口101和所述外接输出端口PFC_VCC(即是所述外接输出端口VCC)之间；进一步地，所述第八二极管D8的一端分别与所述第二电感器L2的一端和所述第四场效应管Q4的漏极电性连接，所述第八二极管D8的另一端与所述外接输出端口PFC_VCC电性连接，所述外接输出端口PFC_VCC用于输出升压驱动信号，所述升压驱动信号可以用来驱动无桥PFC的相关元器件工作，这里不做叙述。

其中可选地，所述主回路模块1还可以包括第八电阻R8、第九电阻R9、第七电容器C7、第八电容器C8、第九电容器C9、第十电容器C10，其中，所述第八电阻器R8桥接/跨接在所述第二场效应管Q2的栅极和所述第二场效应管Q2的源极之间，所述第七电容器C7桥接/跨接在所述第二场效应管Q2的漏极和所述第二场效应管Q2的源极之间。可选地，所述第九电阻器R9桥接/跨接在所述第一场效应管Q2的栅极和所述第一场效应管Q2的源极之间，所述第八电容器C8桥接/跨接在所述第一场效应管Q2的漏极和所述第一场效应管Q2的源极之间。进一步地，所述外接输出端口PFC_VCC可以分别通过所述第九电容器C9和第十电容器C10与大地连接。

其中可选地，当所述第一交流信号通过所述第一输入端口100输入到所述主回路模块1中时，所述霍尔检测器件U1、所述第一电感器L1、所述第一场效应管Q1以及所述第三场效应管Q3将导通工作，形成第一闭合回路，并通过所述第二输入端口101输出对应的第一回路信号，所述第一回路信号用于驱动无桥PFC的元器件。

其中可选地，当所述第二交流信号通过所述第二输入端口101输入到所述主回路模块1中时，所述霍尔检测器件U1、所述第二电感器L2、所述第二场效应管Q2以及所述第四场效应管Q4将导通工作，形成第二闭合回路，并通过所述第一输入端口100输出对应的第二回路信号，所述第二回路信号用于驱动无桥PFC的元器件；具体可参见如图6所示示例地给出了两路交流信号在主回路模块中电流流向的示意图，其中，实线A这里可以表示为第一交流信号输入到该主回路模块1构成的第一闭合回路的示意图，虚线B这里可以表示为第二交流信号输入到该主回路模块1构成的第二闭合回路的示意图。

具体实现中，将霍尔检测器件U1串联在该主回路模块1中，所述第一交流电信号和所述第二交流电信号的电流流向可以参照如图6所示的两路交流信号在主回路模块中电流流向的示意图，这里的霍尔检测器件U1还可以将流入的交流信号进行一定比例的缩放(诸如进行1:1000的电流缩小)，通过第一信号输出端口102输出对应的叠加信号M，具体实现过程可一参照如上实施例一的具体描述，所述叠加信号M同样也可参照如图2所示的波形示意图，其中如图2所示还给出了GND地线波形，如图2带箭头的实线所示，由图2可知，叠加信号波形M相对于地线波形而言是一个正弦波形，是一个浮地的信号。

请参见图7，给出了一种整流模块的连接示意图，所述整流模块2可以包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；所述第一信号输出端口102分别与所述第一二极管D1的第二端口、第二二极管D2的第一端口电性连接，也即是如图7所示，所述第一信号输出端口102分别与D1的正极和D2的负极电性连接；可选地，所述第一二极管D1的第一端口、所述第二二极管D2的第二端口、所述第三二极管D3的第一端口以及所述第四二极管D4的第二端口分别与所述差分反馈模块3电性连接，也即是如图7所示D1的负极、D3的负极以及D2的正极、D4的正极分别与所述差分模块3电性连接。进一步地，所述第三二极管D3的第二端口和所述第四二极管D4的第一端口分别与大地连接，也即是D3的正极和D4的负极还可以与大地连接。

具体实现中，将上述通过所述第一信号输出端口102输出的所述叠加信号M输入到该整流模块2中的D1至D4这四个二极管中进行半波整流，可以得到如图3所示给出的两路整流信号的波形示意图，其中实线波形A可以表示为图7整流模块中a点输出的第一整流信号的波形示意图，虚线波形B可以表示为图7整流模块中b点输出的第二整流信号的波形示意图。

请参见图8，给出了一种差分反馈模块的连接示意图，所述差分反馈模块3可以包括：第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4以及运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A包括正输入端口3、负输入端口2以及第二信号输出端口1；所述正输入端口3通过所述第三电阻器R3分别与所述第二二极管D2的第二端口和所述第四二极管D4的第二端口电性连接，也即是所述正输入端口3可以通过所述第三电阻器R3分别与D2的正极、以及D4的正极电性连接。可选地，所述负输入端口2通过所述第二电阻器R2分别与所述第一二极管D1的第一端口和所述第四二极管D4的第一端口电性连接,也即是所述负输入端口2可以通过所述第二电阻器R2分别与D1的负极、以及D3的负极电性连接。进一步地，所述第一电阻器R1桥接在所述第二二极管D2的第二端口和所述第一二极管D1的第一端口电性连接之间，也可以将所述第一电阻器桥接/跨接在R2的一端和R3的一端。可选地，所述第四电阻器R4桥接/桥接在在所述负输入端口2和所述第二信号输出端口3之间，所述第二信号输出端口1用于输出所述目标采样信号I_sen。

其中可选地，所述差分反馈模块3还包括：第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第三电容器C3以及第四电容器C4，所述运算放大器IC1A还包括电源输入端口5和接地输出端口4，所述电源输入端口5通过所述第五电阻器R5与所述-15V电压源电性连接，且所述电源输入端口5通过所述第三电容器C3与大地连接；所述接地输出端口4通过所述第六电阻器R6与所述+15V电压源电性连接，且所述接地输出端口4通过所述第四电容器C4与大地电性连接；所述正输入端口3通过所述第七电阻器R7与大地连接。

具体实现中，所述整流模块2可以将上述的第一整流信号和上述的第二整流信号分别输入到所述差分反馈模块3中，所述差分反馈模块3中的第一电阻器R1可以对上述的第一整流信号和第二整流信号进行采样转化为电压，电阻R2和R3形成差分电路，再输入运算放大器IC1A进行运放处理，由于用于驱动无桥PFC的控制单元的目标采样信号需要负值，因此由电阻R4和运算放大器IC1A组成负反馈放大电路，最后通过运算放大器IC1A的第二信号输出端口1输出的目标采样信号为负值，具体可参见如图4给出的目标采样信号的波形示意图。

请参见如图9所示给出的一种无桥PFC电流型采样电路的连接示意图，图9整体给出了由上述主回路模块、整流模块、及差分反馈模块中各模块的电路连接示意图，综合组成/构成的整个无桥PFC电流型采样电路的电路连接示意图。可知，该无桥PFC电流型采样电路设计简单、精度高，特别是电流经过霍尔器件输出后，叠加信号波形相对与GND地线波形是一个正弦波形，是一个浮地的信号，难以处理，该专利巧妙的采用整流二极管(也即是D1至D4)整流后，再采用差分电路，很好的处理信号与地的关系。

可以看出，本实用新型实施例提供的无桥PFC电流型采样电路，包括主回路模块、整流模块和差分反馈模块，其中，所述整流模块分别与所述主回路模块和所述差分反馈模块电性连接，所述主回路模块可以将输入的第一交流信号的正半周波形和输入的第二交流信号的负半周波形进行错位叠加处理，得到波形完整的叠加信号，接着通过所述整流模块对所述叠加信号进行两路半波整流输出对应的第一整流信号和第二整流信号，最后通过所述差分反馈模块对所述第一整流信号和所述第二整流信号进行采样及差分放大处理，输出对应的目标采样信号，这样可以提升信号采样的精确度，同时还避免了采样电流出现不对称的问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。