CN105634295A - 一种电流采样电路及图腾柱无桥电路电流采样系统 - Google Patents

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Abstract

本发明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；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；所述电流采样电路的原边绕组连接在被采样电路中；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。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。

Description

一种电流采样电路及图腾柱无桥电路电流采样系统
技术领域
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
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-PoleBridgeless)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。
图1a、1b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S1和S2。第二桥臂单元有两个同向串联的二极管D1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AC1和电感L1。并联连接的电容C1，负载RL与第一桥臂单元，第二桥臂单元互相并联连接。
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S1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S1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
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。
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；
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；
所述电流采样电路的原边绕组连接在被采样电路中；
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。
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。
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。
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；
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。
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。
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：
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；
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；
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；
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。
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；
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；
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；
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；
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。
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。
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；
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。
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。
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；
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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L1的储存能量)与放电环节(即电感L1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
图1a为现有技术中图腾柱无桥电路示意图；
图1b为现有技术中另一种图腾柱无桥电路示意图；
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；
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；
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；
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；
图6为本发明第一种电流采样电路图；
图6a为本发明第一电流采样电路采样正向电流示意图；
图6b为本发明第一电流采样电路复位状态示意图；
图6c为本发明第二电流采样电路采样正向电流示意图；
图6d为本发明第二电流采样电路复位状态示意图；
图7为本发明第二种电流采样电路图；
图7a为本发明第一电流采样电路采样正向电流示意图；
图7b为本发明第一电流采样电路复位状态示意图；
图7c为本发明第二电流采样电路采样正向电流示意图；
图7d为本发明第二电流采样电路复位状态示意图；
图8为本发明第三电流采样电路图；
图8a为本发明第三电流采样电路采样状态示意图；
图8b为本发明第三电流采样电路复位状态示意图。
附图说明：10、第一桥臂单元；110、第一电流采样单元；111、第一开关管；120、第二电流采样单元；121、第二开关管；20、第二桥臂单元；30、负载单元；310、第三电流采样单元；40、控制单元。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图2，一种图腾柱无桥电路，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10、第二桥臂单元20与负载单元30，所述第一桥臂单元10包括同向串联的第一开关管111与第二开关管121，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管D21与第二二极管D22，所述负载单元30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AC1与电感L1。
本实施方式中，图腾柱无桥电路系统还包括：三个电流采样单元与控制单元40，其中第一电流采样单元110与所述第一开关管111串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间，其中第二电流采样单元120与所述第二开关管121串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间，其中第三电流采样单元310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。
其中，第一电流采样单元110，用于当第一开关管111闭合时采样流过第一开关管111的电流或感应电流。所述第二电流采样单元120，用于当第二开关管121闭合时采样流过第二开关管121的电流或感应电流。所述第三电流采样单元310，用于采样流过负载单元30的电流。
控制单元40，与上述三个电流采样单元、第一开关管111与第二开关管121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111和第二开关管121的闭合或断开。
具体地，第一电流采样单元110、第二电流采样单元120与第三电流采样单元310的至少一个信号输出端与控制单元40的控制输入相连接。控制单元40的控制输出端分别与第一开关管111和第二开关管121相连接。这样，根据第一电流采样单元110，第二电流采样单元120，第三电流采样单元310的电流采样部分或者全部输出信号，控制单元40控制第一开关管111和第二开关管121的闭合或者断开。
当电源AC1输入的为交流电的正半周时，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电源AC1、电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第二二极管D22构成储能回路，第二电流采样单元120流过正向电流，第二电流采样单元120采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第二二极管D22构成续流回路，释放电感L1的能量，第一电流采样单元110流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
当电源AC1输入的为交流电的负半周时，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电源AC1、电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第一二极管D21构成储能回路，第一电流采样单元110流过正向电流，第一电流采样单元110采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第一二极管D21构成续流回路，释放电感L1的能量，第二电流采样单元120流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
在一些实施方式在，控制单元具体为微型处理器，控制单元的采用一种控制方法为(不限于)：当电源AC1输入的为交流电的正半周时，在初始阶段控制单元首先闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电源AC1、电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第二二极管D22构成储能回路，第二电流采样单元120流过正向电流，第二电流采样单元120采集流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当采样到的正向电流信号的峰值达到参考阈值时，控制单元闭合第一开关管111、断开第二开关管121，电源AC1对电感L1储能结束，开始释放电感L1的能量。这时电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第二二极管D22构成续流回路，释放电感L1的能量，第一电流采样单元110流过负向电流，第三电流采样单元310采集流过的电流。当第三电流采样单元采样到的电流信号的谷值达到参考阈值时，控制单元闭合第二开关管121、断开第一开关管111，重新进入储能阶段。
当电源AC1输入的为交流电的负半周时，在初始阶段控制单元首先闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电源AC1、电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第一二极管D21构成储能回路，第一电流采样单元110流过正向电流，第一电流采样单元110采集流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当采样到的正向电流信号的峰值达到参考阈值时，控制单元闭合第二开关管121、断开第一开关管111，电源AC1对电感L1储能结束，开始释放电感L1的能量。这时电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第一二极管D21构成续流回路，释放电感L1的能量，第二电流采样单元120流过负向电流，第三电流采样单元310采集流过的电流。当第三电流采样单元采样到的电流信号的谷值达到参考阈值时，控制单元闭合第一开关管111、断开第二开关管121，重新进入储能阶段。
采用上述控制方法，控制单元将电感L1的充放电循环划分为充电环节与放电环节，其中第一电流采样单元与第二电流采样单元采集的电流值用于控制触发充电环节，第三电流采样单元采集的电流值用于触发放电环节。从而简化控制单元的控制流程，无需对电流数据进行复杂处理，即可完成对第一开关管与第二开关管的精确控制。这一控制方法为本实施方式中较为典型的控制方法，本领域技术人员还能够使用三种电流采集单元，采集的电流值经组合提出其他控制方案，如由第一电流采集单元与第三电流采集单元采集的电流值触发充电环节，第二电流采集单元采集的电流值触发放电环节。这些控制方案均基于本实施方案中的三个电流采集单元采集电流值的具体应用，一种简单的数学组合方式的变换，因该属于本控制方法的简单变形。
本实施方式中的第一开关管111和第二开关管121为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
作为本发明的一种选择性实施例，第一二极管D21与第二二极管D22能够用开关管代替。
实施例2
请参阅图3，一种图腾柱无桥电路，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10、第二桥臂单元20与负载单元30，所述第一桥臂单元10包括同向串联的第一开关管111与第二开关管121，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管D21与第二二极管D22，所述负载单元30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AC1与电感L1。
本实施方式中，图腾柱无桥电路系统还包括：三个电流采样单元与控制单元40，其中第一电流采样单元110与所述第一开关管111串联于所述第一并联连接点与第一连接点之间，其中第二电流采样单元120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，其中第三电流采样单元310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。
其中，第一电流采样单元110，用于当第一开关管111闭合时采样流过第一开关管111的电流或感应电流。所述第二电流采样单元120，用于当第二开关管121闭合时采样流过第二二极管的电流或感应电流。所述第三电流采样单元310，用于采样流过负载单元30的电流。
控制单元40，与上述三个电流采样单元、第一开关管111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111和第二开关管121的闭合或断开。
具体地，第一电流采样单元110、第二电流采样单元120与第三电流采样单元310的至少一个信号输出端与控制单元40的控制输入相连接。控制单元40的控制输出端分别与第一开关管111和第二开关管121相连接。这样，根据第一电流采样单元，第二电流采样单元，第三电流采样单元310的电流采样部分或者全部输出信号，控制单元40控制第一开关管111和第二开关管121的闭合或者断开。
当电源AC1输入的为交流电的正半周时，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电源AC1、电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第二二极管D22构成储能回路，第二电流采样单元120流过正向电流，第二电流采样单元120采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第二二极管D22构成续流回路，释放电感L1的能量，第一电流采样单元110流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
当电源AC1输入的为交流电的负半周时，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电源AC1、电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第一二极管D21构成储能回路，第一电流采样单元110流过正向电流，第一电流采样单元110采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第一二极管D21构成续流回路，释放电感L1的能量，第二电流采样单元120流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
本实施方式中的第一开关管111和第二开关管121为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
作为本发明的一种选择性实施例，第一二极管D21与第二二极管D22能够用开关管代替。
实施例3
请参阅图4，一种图腾柱无桥电路，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10、第二桥臂单元20与负载单元30，所述第一桥臂单元10包括同向串联的第一开关管111与第二开关管121，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管D21与第二二极管D22，所述负载单元30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AC1与电感L1。
本实施方式中，图腾柱无桥电路系统还包括：三个电流采样单元与控制单元40，其中第一电流采样单元110与所述第一二极管D1串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间，其中第二电流采样单元120与所述第二开关管121串联于所述第二并联连接点与第一连接点之间，其中第三电流采样单元310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。
其中，第一电流采样单元110，用于当第一开关管111闭合时采样流过第一二极管D21的电流或感应电流。第二电流采样单元120，用于当第二开关管121闭合时采样流过第二开关管121的电流或感应电流。第三电流采样单元310，用于采样流过负载单元30的电流。
控制单元40，与所述三个电流采样单元、第一开关管111与第二开关管121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111和第二开关管121的闭合或断开。
具体地，第一电流采样单元110、第二电流采样单元120与第三电流采样单元310的至少一个信号输出端与控制单元40的控制输入相连接。控制单元40的控制输出端分别与第一开关管111和第二开关管121相连接。这样，根据第一电流采样单元110，第二电流采样单元120，第三电流采样单元310的电流采样部分或者全部输出信号，控制单元40控制第一开关管111和第二开关管121的闭合或者断开。
当电源AC1输入的为交流电的正半周时，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电源AC1、电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第二二极管D22构成储能回路，第二电流采样单元120流过正向电流，第二电流采样单元120采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第二二极管D22构成续流回路，释放电感L1的能量，第一电流采样单元110流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
当电源AC1输入的为交流电的负半周时，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电源AC1、电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第一二极管D21构成储能回路，第一电流采样单元110流过正向电流，第一电流采样单元110采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第一二极管D21构成续流回路，释放电感L1的能量，第二电流采样单元120流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
本实施方式中的第一开关管111和第二开关管121为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
作为本发明新型的一种选择性实施例，第一二极管D21与第二二极管D22能够用开关管代替。
实施例4
请参阅图5,一种图腾柱无桥电路，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10、第二桥臂单元20与负载单元30，所述第一桥臂单元10包括同向串联的第一开关管111与第二开关管121，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管D21与第二二极管D22，所述负载单元30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AC1与电感L1。
本实施方式中，图腾柱无桥电路系统还包括：三个电流采样单元与控制单元，其中第一电流采样单元110与所述第一二极管D21串联于所述第一并联连接点与第二连接点之间，其中第二电流采样单元120与所述第二二极管D22串联于所述第二并联连接点与第二连接点之间，其中第三电流采样单元310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。
其中，第一电流采样单元110，用于当第一开关管D21导通时采样流过第一二极管D21的电流或感应电流。第二电流采样单元120，用于当第二开关管D22导通时采样流过第二二极管D22的电流或感应电流。第三电流采样单元310，用于采样流过负载单元的电流。
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。
具体地，第一电流采样单元110、第二电流采样单元120与第三电流采样单元310的至少一个信号输出端与控制单元的控制输入相连接。控制单元的控制输出端分别与第一开关管111和第二开关管121相连接。这样，根据第一电流采样单元110，第二电流采样单元120，第三电流采样单元310的电流采样部分或者全部输出信号，控制单元控制第一开关管和第二开关管的闭合或者断开。
当电源AC1输入的为交流电的正半周时，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电源AC1、电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第二二极管D22构成储能回路，第二电流采样单元120流过正向电流，第二电流采样单元120采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第二二极管D22构成续流回路，释放电感L1的能量，第一电流采样单元110流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
当电源AC1输入的为交流电的负半周时，闭合第一开关管111、断开第二开关管121，这时电源AC1、电感L1、第一电流采样单元110、第一开关管111、第一二极管D21构成储能回路，第一电流采样单元110流过正向电流，第一电流采样单元110采样流过的正向电流信号，电源AC1对电感L1储能；当电源AC1对电感L1储能结束后，闭合第二开关管121、断开第一开关管111，这时电感L1、第二电流采样单元120、第二开关管121、第一二极管D21构成续流回路，释放电感L1的能量，第二电流采样单元120流过负向电流，第三电流采样单元310采样流过的电流。
本实施方式中的第一开关管和第二开关管为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
作为本发明新型的一种选择性实施例，第一二极管D21与第二二极管D22能够用开关管代替。
实施例5
请参阅图6，一种电流采样装置，用于实施例1～4中的电流采样单元，在本实施例中，第一电流采样单元110，第二电流采样单元120用相同的方法实现。均包括：第一电流采样电路，第二电流采样电路和公共的电流采样电阻R3。
第一电流采样电路包括：第一电流互感器CT1，第一复位电阻R1，第一二极管D1，第一采样开关S1。第一电流互感器CT1包括原边绕组和副边绕组。所述第一电流互感器CT1的副边绕组和第一复位电阻R1并联连接。第一二极管D1的阴极和第一采样开关S1连接，第一二极管D1的阳极连接到第一电流互感器的副边绕组与第一复位电阻R1的一端，第一采样开关S1与采样电阻R3串联连接。第一电流互感器CT1的副边绕组和第一复位电阻R1的另一端与采样电阻R3的另一端连接。第一电流互感器CT1的原边绕组与图腾柱无桥电路连接，具体连接在第一电流采样单元与图腾柱无桥电路连接位置。
第二电流采样电路包括：第二电流互感器CT2，第二复位电阻R2，第二二极管D2，第二采样开关S2。第二电流互感器CT1包括原边绕组和副边绕组。第二电流互感器CT2的副边绕组和第二复位电阻R2并联连接。第二二极管D2的阴极和第二采样开关S2连接，第二二极管D2的阳极连接到第二电流互感器的副边绕组与第二复位电阻R2并联连接点的一端，第二采样开关S2与采样电阻R3的串联。第二电流互感器CT2的副边绕组和第二复位电阻R2并联连接点的另一端与采样电阻R3的另一端连接。第二电流互感器CT1的原边绕组与图腾柱无桥电路连接，具体连接在第二电流采样单元与图腾柱无桥电路连接位置。
本实施方式中，采样电阻R3被第一电流采样电路与第二电流采样电路共用。在一些实施方式中，第一电流采样电路与第二电流采样电路不共用采样电阻，分别具有独立的采样电阻。
本实施例中的电流采样装置在工作时，如图6a所示。当第一电流互感器CT1的原边绕组流过正向电流，而且第一采样开关S1闭合时，第一电流互感器CT1的副边绕组也流过正向电流。则第一电流互感器CT1的副边绕组、第一二极管D1、第一采样开关S1组成储能回路，采样正向电流信号，即如图6a的实线回路；如图6b所示，当第一采样开关S1断开时，第一电流互感器CT1的副边绕组，第一复位电阻R1形成复位回路，即如图6b的实线回路；如图6c所示，当第二电流互感器CT2的原边绕组流过正向电流，而且第二采样开关S2闭合时，第二电流互感器CT2的副边绕组也流过正向电流。则第二电流互感器CT2的副边绕组、第二二极管D2、第二采样开关S2组成储能回路，采样正向电流信号，即如图6c的实线回路；当第二采样开关S2断开时，第二电流互感器CT2的副边绕组，第二复位电阻R2形成复位回路，即如图6d的实线回路。
如图8所示，本实施方式中，第三电流采样单元由第三电流采样电路实现，第三电流采样电路包括：第三电流互感器CT3、第三复位电阻R4、二极管D3与采样电阻R5。第三复位电阻R4与第三电流互感器CT3的副边绕组并联连接，二极管D3先与采样电阻R5组成串联电路后，再与第三复位电阻R4并联连接，二极管D3的阳极与第三复位电阻R4的一端连接。如图8a所示，当互感电流输出端进入二极管D3阳极时，电路连通，采样电阻上有电流进过。如图8b所示，当互感电流输出端进入二极管D3阴极时，电路断开，采样电阻上无电流进过。采样电阻5的一端与控制单元连接。
本实施方式中的复位电阻R1和R2可用(不限于)稳压管代替。
本实施方式中的第一采样S1和第二采样开关S2为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
实施例6
请参阅图7，一种电流采样装置，本实施例中，第一电流采样单元110，第二电流采样单元120用同一个电流互感器网络实现。本实施例包括：包含同一个电流互感器的第一电流采样电路和第二电流采样电路，和公共的电流采样电阻R3。采样电阻R3的一端与控制单元连接。所述的电流互感器CT1包括第一原边绕组、第一副边绕组、第二原边绕组和第二副边绕组。
第一电流采样电路包括：电流互感器CT1第一原边绕组，电流互感器CT1第一副边绕组，第一复位电阻R1，第一二极管D1，第一采样开关S1。电流互感器CT1的第一副边绕组和第一复位电阻R1并联连接。第一二极管D1的阴极和第一采样开关S1连接，第一二极管D1的阳极连接到所述电流互感器的第一副边绕组与第一复位电阻并联连接点的一端，第一采样开关S1与采样电阻R3串联连接。电流互感器CT1的第一副边绕组和第一复位电阻R1的第二并联连接点的另一端与采样电阻R3的另一端连接。电流互感器CT1的第一原边绕组与图腾柱无桥电路连接，具体连接在第一电流采样单元与图腾柱无桥电路连接位置。
第二电流采样电路包括：电流互感器CT1第二原边绕组，电流互感器CT1第二副边绕组，第二复位电阻R2，第二二极管D2，第二采样开关S2。电流互感器CT1的第二副边绕组和第二复位电阻R2并联连接。第二二极管D2的阴极和第二采样开关S2连接，第二二极管D2的阳极连接到所述电流互感器的第二副边绕组与第二复位电阻R2并联连接的一端，第二采样开关S2与采样电阻R3串联连接。电流互感器CT1的第二原边绕组与图腾柱无桥电路连接，具体连接在第二电流采样单元与图腾柱无桥电路连接位置。
本实施例中的电流采样装置在工作时，如图7a所示。当电流互感器CT1的第一原边绕组流过正向电流，而且第一采样开关S1闭合时，电流互感器CT1的第一副边绕组也流过正向电流。则电流互感器CT1的第一副边绕组、第一二极管D1、第一采样开关S1组成储能回路，采样正向电流信号，即如图7a的实线回路；如图7b所示，当第一采样开关S1断开时，电流互感器CT1的第一副边绕组，第一复位电阻R1形成复位回路，即如图7b的实线回路；如图7c所示，当电流互感器CT1的第二原边绕组流过正向电流，而且第二采样开关S2闭合时，电流互感器CT1的第二副边绕组也流过正向电流。则电流互感器CT1的第二副边绕组、第二二极管D2、第二采样开关S2组成储能回路，采样正向电流信号，即如图7c的实线回路；如图7d所示，当第二采样开关S2断开时，电流互感器CT1的第二副边绕组，第二复位电阻R2形成复位回路，即如图7d的实线回路。
如图本8所示，实施方式中，第三电流采样单元由第三电流采样电路实现，第三电流采样电路包括：第三电流互感器CT3、第三复位电阻R4、二极管D3与采样电阻R5。第三复位电阻R4与第三电流互感器CT3的副边绕组并联连接，二极管D3先与采样电阻R5组成串联电路后，再与第三复位电阻R4并联连接，二极管D3的阳极与第三复位电阻R4的一端连接。如图8a所示，当互感电流输出端进入二极管D3阳极时，电路连通，采样电阻R5上有电流进过。如图8b所示，当互感电流输出端进入二极管D3阴极时，电路断开，采样电阻R5上无电流进过。采样电阻R5的一端与控制单元连接。
本实施方式中的复位电阻R1和R2可用(不限于)稳压管代替。
本实施方式中的第一采样S1和第二采样开关S2为(不限于)绝缘栅型场效应管(MOSFET)或者双极结型晶体管(BJT)等。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种电流采样电路，其特征在于，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；
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；
所述电流采样电路的原边绕组连接在被采样电路中；
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。
2.根据权利要求1所述电流采样电路，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述电流采样电路，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述电流采样电路，其特征在于，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；
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。
5.根据权利要求1～4任意一项所述电流采样电路，其特征在于，所述采样开关管为绝缘栅场效应管或双极结型晶体管。
6.一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，其特征在于，所述图腾柱无桥电路电流采样系统还包括：
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；
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；
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；
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。
7.根据权利要求6所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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；
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；
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；
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；
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。
8.根据权利要求7所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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。
9.根据权利要求8所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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；
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。
10.根据权利要求6～9任意一项所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，所述开关管为绝缘栅场效应管或双极结型晶体管。
11.根据权利要求6～9任意一项所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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；
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。
12.根据权利要求11所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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。
13.根据权利要求11所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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。
14.根据权利要求11所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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。
15.根据权利要求11所述的图腾柱无桥电路电流采样系统，其特征在于，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。
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