CN104237615B - 电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统 - Google Patents

电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电流过零检测装置、过零电流信号获取电路以及图腾柱无桥电路系统，电流过零检测装置包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，电流互感器包括原边绕组和副边绕组；原边绕组与被检测电路连接；副边绕组的两端分别与第一、第二采样开关管的漏极连接；第一、第二采样开关管的源极相连，且源极接地；采样电阻的两端分别与第二采样开关管的漏极与源极连接；比较器的负输入端与第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；第一、第二采样开关管处于闭合或断开的状态。电流过零检测装置、过零电流信号获取电路以及图腾柱无桥电路系统可以有效实现图腾柱无桥电路系统时序控制。

Description

电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种电流过零检测装置、过零电流信号获取电路以及图腾柱无桥电路系统。
背景技术
单向中功率PFC（Power Factor Correction）整流技术的研究正朝着高效率、高功率密度的趋势发展，图腾柱无桥PFC拓扑即是顺应这种趋势而被提出的，如图1所示。在图腾柱无桥升压变换电路系统中：第一桥臂单元、第二桥臂单元和电容Co之间相互并联连接，且连接的一端接地；第一桥臂单元中有两个同向串联的工频开关管S1和S2；第二桥臂单元中有两个同向串联的开关管S3和S4；在两个二极管的连接点与两个开关管的连接点之间连接有交流电源Vin和电感L。
在上述的图腾柱无桥PFC电路系统中，由于该拓扑结构本身的限制，图腾柱PFC不能像双向开关无桥PFC一样，利用快恢复二极管的特性来改善EMI（Electro MagneticInterference），同时CCM（Continous Conduction Mode）模式的硬开关特性使其并不能满足业界日益增长的高效率的需求，因此本文介绍的图腾柱无桥PFC控制策略是基于TCM（triangular current mode）模式的，根据图腾柱简约的拓扑结构，若控制其在TCM模式下实现全输入电压、全负载范围内的零电压开通（zero voltage switching，ZVS）特性或谷底开通（valley switching，VS）特性，可以同时满足高功率密度、高效率的要求。
然而，在上述控制策略进行实践和研究的过程中，本发明的发明人发现：在现有的图腾柱变换电路系统中，基于以上控制思路，需要及时准确地检测PFC的电感电流过零点信号，用于实现工频开关管S1、S2和高频开关管S3、S4的时序控制，从而实现TCM模式下全输入电压、全负载范围内的ZVS或VS控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电流过零检测装置、过零电流信号获取电路以及图腾柱无桥电路系统，以解决图腾柱无桥电路系统时序控制困难的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电流过零检测装置，该装置包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；
所述第一、第二采样开关管处于闭合或断开的状态。
进一步地，所述装置还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
进一步地，所述采样开关管为绝缘栅型场效应管（Mosfet），或绝缘栅型双极型晶体管（IGBT），或双极型晶体管（BJT）。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电流过零点信号获取电路，该电路包括：
第一电流过零检测单元，位于第一电路分支，用于在交流输入电压处于正半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，得到第一电路分支的电流过零点信号；
第二电流过零检测单元，位于第二电路分支，用于在交流输入电压处于负半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，并得到第二电路分支的电流过零点信号；
所述信号处理电路，用于交流输入电压处于正半轴时选择第一电流过零检测单元采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元采集的电流过零点信号。
进一步地，所述第一、第二电流过零检测单元结构相同，包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；
进一步地，所述信号处理电路第一与门、第二与门以及或门，所述第一与门的输入端与所述第一电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门的输入端与所述第二电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门的输入端与所述第一与门与第二与门的输出端相连。
进一步地，所述第一、第二电流过零检测单元还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种图腾柱无桥电路系统，该系统包括：并联连接于第一并联连接点和第二并联连接点之间的第一桥臂单元和第二桥臂单元，所述第一桥臂单元中包括同向串联的第一开关管和第二开关管；所述第二桥臂单元中包括同向串联的第三开关管和第四开关管；在所述第一、第二开关管间的第一连接点与所述第三、第四开关管间的第二连接点之间连接有电源和电感，所述第二桥臂单元还包括：
第一电流过零检测单元、第二电流过零检测单元和信号处理电路，其中第一电流过零检测单元与所述第三开关管串联于所述第一并联连接点和第二连接点之间；第二电流过零检测单元与所述第四开关管串联于第二并联连接点和第二连接点之间；信号处理电路连接第一电流过零检测单元和第二电流过零检测单元；
第一电流过零检测单元，用于在交流输入电压处于正半周且所述第三开关管的体二极管导通时，采集流过所述第三开关管电流，并得到其电流过零点信号；
第二电流过零检测单元，用于在交流输入电压处于负半周且所述第四开关管的体二极管导通时，采集流过所述第四开关管电流，并得到其电流过零点信号；
所述信号处理电路，用于交流输入电压处于正半轴时选择第一电流过零检测单元采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元采集的电流过零点信号；
开关控制单元，与所述信号处理电路以及第三、第四开关管连接，用于根据所述信号处理电路输出的信号控制所述第三、第四开关管的闭合或断开。
进一步地，所述第一、第二电流过零检测单元结构相同，包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连。
进一步地，所述信号处理电路第一与门、第二与门以及或门，所述第一与门的输入端与所述第一电流过零检测单元的输出端以及所述开关控制单元输出的代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门的输入端与所述第二电流过零检测单元的输出端以及所述开关控制单元输出的代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门的输入端与所述第一与门与第二与门的输出端相连。
进一步地，所述第一、第二电流过零检测单元还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
本发明电流过零检测装置、过零电流信号获取电路以及图腾柱无桥电路系统，通过采集电流过零信号来控制开关管的断开和闭合，可实现TCM模式下全输入电压、全负载范围内的ZVS或VS控制，提高图腾柱无桥PFC系统的效率。
附图说明
图1是现有技术中图腾柱无桥PFC系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的电流过零检测系统的电路图；
图4是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的电流过零检测单元工作于交流正半周的电路图；
图5是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的电流过零检测单元工作于交流负半轴的电路图；
图6是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的电流过零检测单元的工作波形图；
图7是本发明实施例提供的图腾柱无桥PFC系统的信号处理电路的工作波形图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，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所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明图腾柱无桥PFC电路系统，结构示意图如图2所示，包括：
并联连接于第一并联连接点1和第二并联连接点2之间的第一桥臂单元10和第二桥臂单元20，所述第一桥臂单元10中包括同向串联的第一开关管110和第二开关管120；所述第二桥臂单元20中包括同向串联的第三开关管211和第四开关管220；在所述第一、第二开关管110、120间的第一连接点4与所述第三、第四开关管211、220间的第二连接点3之间连接有电源Vin和电感L，所述第二桥臂单元20还包括：
第一、第二电流过零检测单元210、221和信号处理电路230，其中第一电流过零检测单元210与所述两个开关管中的第三开关管211串联于所述第一并联连接点1和第二连接点3之间；第二电流过零检测单元221与所述两个开关管中的第四开关管220串联于第二并联连接点2和第二连接点3之间；信号处理电路230连接第一电流过零检测单元210和第二电流过零检测单元221。
所述第一电流过零检测单元210，用于在交流输入电压处于正半周且所述第三开关管211的体二极管导通时，采集流过所述第三开关管211的体二极管的电流，并得到其电流过零点信号，当所述第三开关管211的体二极管截止时，释放所述第一电流过零检测单元210采集的能量；
所述第二电流过零检测单元，用于在交流输入电压处于负半周时且所述第四开关管220的体二极管导通时，采集流过所述第四开关管220的体二极管的电流，并得到其电流过零点信号；当所述第四开关管220断开时，释放所述第二电流过零检测单元221采集的能量；
所述信号处理电路230，用于交流输入电压处于正半轴时选择第一电流过零检测单元210采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元220采集的电流过零点信号；
所述开关控制单元30，与所述第一开关管110和第二开关管120连接，用于提供两个代表交流输入电压极性且上下互补的工频信号，控制所述第一开关管110和所述第二开关管120的闭合或断开；与所述信号处理电路230及第三开关管211和第四开关管220连接，用于根据所述信号处理电路230输出的信号控制所述第三开关管211或所述第四开关管221的闭合或断开。
具体地，第一电流过零检测单元210及第二电流过零检测单元221的电流信号输出端与信号处理电路230的输入端连接；且开关控制单元30的两个控制输出端给信号处理电路230提供两个代表交流输入电压极性的工频信号，这两个控制输出端也直接与第一开关管110和第二开关管220连接，另两个控制输出端与第三开关管211和所述第四开关管221连接，这样当交流输入电压处于正半周时，第二开关管120一直导通，而第三开关管211的体二极管则在导通或截止时，第一电流过零检测单元210相应的采集电流或释放能量，同样负半周时第一开关管110一直导通，而第四开关管220的体二极管则在导通或截止时，第二电流过零检测单元221相应的采集电流或释放能量。
这样，根据第一电流过零检测单元210和第二电流过零检测单元221的电流过零信号经过信号处理电路230在交流输入电压的不同极性下进行信号选择后，送入开关控制单元30的控制输入端，开关控制单元30控制开关管的闭合或断开，如交流输入电压工作在正半周时，开关控制单元30控制第二开关管120导通，同时根据信号处理电路230的选择得到第一电流过零检测单元210的电流过零信号，在该信号基础上加以预定延迟来控制第四开关管220的开通。
具体地，预定延迟根据所选MOS管的反向恢复时间和谐振时间来设定。
第一电流过零检测单元210与所述第二电流过零检测单元221可以通过相同的方法来实现，如通过电流互感器等元器件来实现。这样，当交流输入电源处于正半周时，闭合第二开关管120和第四开关管220、断开第三开关管211，这时电感L、第四开关管220、第二开关极管120及第二电流过零检测单元221构成储能回路，此时第二电流过零检测单元221不采集所述第四开关管220的电流过零点信号，电流互感器的副边绕组直接被采样开关管短路；当对电感L的储能完成后，闭合第二开关管120和第三开关管211、断开第四开关管220，这时电感L、第三开关管211、第二开关管120及第一电流过零检测单元210构成续流回路，释放电感L上的能量，此时第一电流过零检测单元210会采集所述第三开关管211的正向电流过零点信号，且第二电流过零检测单元221中电流互感器的副边绕组仍处于短路状态。
当交流输入电源处于负半周时，闭合第一开关管110和第三开关管211、断开第四开关管220，这是电感L、这时第三开关管211、第一开关管110、电感L及第一电流过零检测单元210构成储能回路，此时第一电流过零检测单元210不采集所述第三开关管211的电流过零点信号，其电流互感器的副边绕组直接被采样开关管短路；当对电感L的储能完成后，闭合第一开关管110和第四开关管220、断开第三开关管211，这时第四开关管220、第一开关管110、电感L及第二电流过零检测单元21构成续流回路，释放电感L上的能量，此时第二电流过零检测单元221采集所述第四开关管220的正向电流过零点信号，且第一电流过零检测单元210中电流互感器的副边绕组仍处于短路状态。
因此，在整个工频周期内，只需要采样续流回路中流过开关管或开关管体二极管的正向电流过零点信号。即当交流输入电源处于正半周时，只需要第一电流过零检测单元210采集所述第三开关管211的正向电流过零点信号；当交流输入电源处于负半周时，只需要第二电流过零检测单元221采集所述第四开关管220的正向电流过零点信号。
从上述电路系统的控制原理可以看出，当交流输入电源处于正半周时，需要控制第一电流过零检测单元210采样得到第三开关管211的正向电流过零点信号，而第二电流过零检测单元221不采样零电流信号；同理，负半周时第二电流过零检测单元221采样得到第四开关管220的正向电流过零点信号，而第一电流过零检测单元210不采样零电流信号。
参考图3、图4和图5所示，在一个具体的实施例中，第一电流过零检测单元210和第二电流过零检测单元221用相同的方式来实现。
其中第一电流过零检测单元210包括：
电流互感器CT1，两个采样开关管S11和S12、一个采样电阻R2和一个比较器T1，所述电流互感器CT1包括原边绕组和副边绕组；一个可选的复位阻抗R1，并联在所述电流互感器CT1副边绕组的两端，但需要指出的是，R1也可以不加。
两个所述采样开关管S11和S12串联后与电流互感器的副边绕组并联；其中第一采样开关管S11的漏极与副边绕组的一端相连，第一采样开关管S11的源极与第二采样开关管S12的漏极相连，第二采样开关管S12的源极与副边绕组的另一端相连；所述采样电阻R2与第二采样开关管S12的漏极与源极两端并联连接。
第二电流过零检测单元221包括：
电流互感器CT2，两个采样开关管S21和S22、一个采样电阻R4、和一个比较器T2，所述电流互感器CT2包括原边绕组和副边绕组；一个可选的复位阻抗R3，并联在所述电流互感器CT1副边绕组的两端，但需要指出的是，R3也可以不加。
两个所述采样开关管S21和S22串联后与电流互感器的副边绕组并联；其中第一采样开关管S21的漏极与副边绕组的一端相连，第一采样开关管S21的源极与第二采样开关管S22的漏极相连，第二采样开关管S22的源极与副边绕组的另一端相连；所述采样电阻R4与第二采样开关管S22的漏极与源极两端并联连接。
以上所述比较器T1和和比较器T2与信号处理电路230连接，当交流输入电源处于正半周时，比较器T1的输出端为第一电流过零检测单元210采样的正向电流过零点信号；当交流输入电源处于负半周时，比较器T2的输出端为第二电流过零检测单元221采样的正向电流过零点信号。
一般地，采样开关管包括体二极管和寄生电容。其中寄生电容用于起到复位作用，以达到伏秒平衡。
所述信号处理电路230包括第一、第二与门Z1、Z2和一个或门Z3。所述第一与门Z1的输入端与所述第一电流过零检测单元210的输出端以及所述开关控制单元30输出的代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门Z2的输入端与所述第二电流过零检测单元221的输出端以及所述开关控制单元30输出的代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门Z3的输入端与所述第一与门Z1与第二与门Z2的输出端相连。
具体地，当交流输入电压分别处于正、负半周时，开关控制单元提供两个代表交流输入电压极性的工频信号，这两个工频信号分别与对应的电流过零检测单元得到的过零信号相与后得到正负半周有效的电流过零信号，然后通过或门叠加得到全输入电压范围内的电流过零检测信号。
本实施例中的电流过零检测单元工作在交流输入电压的正半周时，如图4(a)、4(b)和4(c)所示。
第三开关管的电流过零检测单元工作原理如下：在整个交流输入电压的正半周，控制第三开关管对应的采样开关管S11和S12关断，第四开关管对应的采样开关管S21和S22导通。此时，当第三开关管的体二极管导通时，即电流互感器CT1的原边绕组流过如图4(a)所示的电流时，电流互感器CT1的副边绕组感应出如图所示的电流，电流互感器CT1副边绕组，采样电阻R2及采样开关管S11的体二极管组成采样电路，即图4(a)中实线回路，并按照图中箭头方向采集相连接的第三开关管上流过的电流；在第三开关管关断期间，电流互感器CT1的激磁电感所储存的能量，通过采样开关管S11的寄生电容复位，如图4(b)所示。如CT1副边绕组并联有图3所示的可选复位阻抗R1时，激磁电感所储存的能量，也可以同时通过R1复位，这里不再详细叙述。
在正半周内，电流互感器CT2不需要采集电流，电流互感器CT2的副边绕组直接被采样开关管S21和S22短路，其工作状态如图4(c)中所示。
本实施例中的电流过零检测单元工作在交流输入电压的负半周时，如图5(a)、5(b)和5(c)所示。
第四开关管的电流过零检测单元工作原理如下：在整个交流输入电压的负半周，控制第四开关管对应的采样开关管S21和S22关断，第三开关管对应的采样开关管S11和S12导通。此时，第四开关管的体二极管导通，即电流互感器CT2的原边绕组流过如图5(a)所示的电流，电流互感器CT2的副边绕组感应出如图所示的电流，电流互感器CT2副边绕组、采样电阻R4及采样开关管S21的体二极管组成采样电路，即图5(a)中实线回路，并按照图中箭头方向采集相连接的第四开关管上流过的电流；在第四开关管关断期间，电流互感器CT2的激磁电感所储存的能量，通过开关S21的寄生电容复位，如图5(b)所示。如CT2副边绕组并联有图3所示的可选复位阻抗R3时，激磁电感所储存的能量，也可以同时通过R3复位，这里不再详细叙述。
在负半周内，电流互感器CT1不需要采集电流，电流互感器CT1的副边绕组直接被采样开关管S11和S12短路，其工作状态如图5(c)中所示。
根据以上的分析可知，当图腾柱无桥PFC工作在TCM工作模式下，电流互感器只采样其续流回路中开关管上流过的电流，即只采样电感电流下降段的电流，并据此得到电流过零信号，其工作波形如图6所示。VCT1为工频正半周内采样电阻R2的电压，VCT2为工频负半周内采样电阻R4的电压。将该电压信号分别与比较器的参考电压Vth进行比较，当采样电压小于Vth时，比较器翻转输出高电平，从而得到电感电流下降段的过零检测信号，该信号可用于关断对应的续流开关管，以及在此信号基础上加以一定的延迟开通主开关管。
其中，工频正半周内，第三开关管为续流管，第四开关管为主开关管，工频负半周内，正好相反，第四开关管为续流管，第三开关管为主开关管。
信号处理电路的工作波形如图7所示：交流输入电压Vin为正半周时，得到有效的零电流检测信号Vzcd1，Vzcd2为无效的信号，相反，交流输入电压Vin为负半周时，得到有效的零电流检测信号Vzcd2，而Vzcd1则为无效的信号。因此，利用开关控制单元提供代表正半周和负半周的工频信号VPos、VNeg，这两个信号即用来控制第一桥臂中第一开关管和第二开关管的开通或闭合，也用于分别将正负半周的无用信号屏蔽掉后，得到正负半周均有效的零电流检测信号Vzcd。
综上所述，本发明实施例的图腾柱无桥PFC电路系统中，包括信号处理电路和开关控制单元，在第二桥臂单元中增加了两个电流过零检测单元，所述开关控制单元通过第一电流过零检测单元和第二电流过零检测单元采集的正向电流过零点信号，经过信号处理电路处理后得到的电流过零点信号，用于分别控制第二桥臂单元中的第三开关管和第四开关管的闭合或断开。和现有技术中图腾柱无桥PFC电路系统相比，本发明实施例的系统通过采样电感电流的零点信号来控制开关管的断开和闭合，可实现TCM模式下全输入电压、全负载范围内的ZVS或VS控制，有效实现图腾柱无桥电路系统时序控制，提高图腾柱无桥PFC系统的效率。
本发明还提供了一种电流过零检测装置，如图3所示，该装置包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；
所述第一、第二采样开关管处于闭合或断开的状态。
可选地，所述装置还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
所述采样开关管为绝缘栅型场效应管（Mosfet），或绝缘栅型双极型晶体管（IGBT），或双极型晶体管（BJT）。
另外，本发明还提供了一种电流过零点信号获取电路，该电路包括：
第一电流过零检测单元，位于第一电路分支，用于在交流输入电压处于正半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，得到第一电路分支的电流过零点信号；
第二电流过零检测单元，位于第二电路分支，用于在交流输入电压处于负半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，并得到第二电路分支的电流过零点信号；
所述信号处理电路，用于交流输入电压处于正半轴时选择第一电流过零检测单元采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元采集的电流过零点信号。
所述第一、第二电流过零检测单元结构相同，包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；
可选地，所述信号处理电路第一与门、第二与门以及或门，所述第一与门的输入端与所述第一电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门的输入端与所述第二电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门的输入端与所述第一与门与第二与门的输出端相连。
所述第一、第二电流过零检测单元还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
本发明电流过零检测装置可以采集交流电的电流过零信号，即通过电流互感器副边绕组、两个采样开关管、一个采样电阻及一个比较器组成的储能电路，来采集电流过零信号。
以上所述，只是结合较佳的具体实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的专业技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单推演或替换，均仍属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电流过零检测装置，其特征在于，该装置包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连；
所述第一、第二采样开关管处于闭合或断开的状态。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样开关管为绝缘栅型场效应管(Mosfet)，或绝缘栅型双极型晶体管(IGBT)，或双极型晶体管(BJT)。
4.一种电流过零点信号获取电路，其特征在于，该电路包括：
第一电流过零检测单元，位于第一电路分支，用于在交流输入电压处于正半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，得到第一电路分支的电流过零点信号；
第二电流过零检测单元，位于第二电路分支，用于在交流输入电压处于负半周时，采集流过所述第一电路分支的电流，并得到第二电路分支的电流过零点信号；
所述信号处理电路，用于交流输入电压处于正半周时选择第一电流过零检测单元采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元采集的电流过零点信号。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于：所述第一、第二电流过零检测单元结构相同，包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连。
6.如权利要求4所述的电路，其特征在于：所述信号处理电路第一与门、第二与门以及或门，所述第一与门的输入端与所述第一电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门的输入端与所述第二电流过零检测单元的输出端以及代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门的输入端与所述第一与门与第二与门的输出端相连。
7.如权利要求4所述的电路，其特征在于：所述第一、第二电流过零检测单元还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
8.一种图腾柱无桥电路系统，其特征在于，该系统包括：并联连接于第一并联连接点和第二并联连接点之间的第一桥臂单元和第二桥臂单元，所述第一桥臂单元中包括同向串联的第一开关管和第二开关管；所述第二桥臂单元中包括同向串联的第三开关管和第四开关管；在所述第一、第二开关管间的第一连接点与所述第三、第四开关管间的第二连接点之间连接有电源和电感，所述第二桥臂单元还包括：
第一电流过零检测单元、第二电流过零检测单元和信号处理电路，其中第一电流过零检测单元与所述第三开关管串联于所述第一并联连接点和第二连接点之间；第二电流过零检测单元与所述第四开关管串联于第二并联连接点和第二连接点之间；信号处理电路连接第一电流过零检测单元和第二电流过零检测单元；
第一电流过零检测单元，用于在交流输入电压处于正半周且所述第三开关管的体二极管导通时，采集流过所述第三开关管电流，并得到其电流过零点信号；
第二电流过零检测单元，用于在交流输入电压处于负半周且所述第四开关管的体二极管导通时，采集流过所述第四开关管电流，并得到其电流过零点信号；
所述信号处理电路，用于交流输入电压处于正半周时选择第一电流过零检测单元采集的电流过零点信号；交流输入电压处于负半周时选择第二电流过零检测单元采集的电流过零点信号；
开关控制单元，与所述信号处理电路以及第三、第四开关管连接，用于根据所述信号处理电路输出的信号控制所述第三、第四开关管的闭合或断开。
9.如权利要求8所述的电路系统，其特征在于，所述第一、第二电流过零检测单元结构相同，包括电流互感器、第一采样开关管、第二采样开关管、采样电阻和比较器，所述电流互感器包括原边绕组和副边绕组；其中：
所述原边绕组与被检测电路连接；
所述副边绕组的两端分别与第一采样开关管和第二采样开关管的漏极连接；
所述第一采样开关管的源极与第二采样开关管的源极相连，且源极接地；
所述采样电阻的两端分别与所述第二采样开关管的漏极与源极连接；
所述比较器的负输入端与所述第二采样开关管的漏极相连，正输入端与参考电压相连。
10.如权利要求8所述的电路系统，其特征在于：所述信号处理电路第一与门、第二与门以及或门，所述第一与门的输入端与所述第一电流过零检测单元的输出端以及所述开关控制单元输出的代表交流输入电压极性的第一工频信号相连；所述第二与门的输入端与所述第二电流过零检测单元的输出端以及所述开关控制单元输出的代表交流输入电压极性的第二工频信号相连；所述或门的输入端与所述第一与门与第二与门的输出端相连。
11.如权利要求8所述的电路系统，其特征在于：所述第一、第二电流过零检测单元还包括复位阻抗，所述复位阻抗的两端分别与所述副边绕组的两端连接。
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