CN206341151U - 一种图腾柱无桥电路及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电流采样技术领域，特别是涉及一种图腾柱无桥电路及图腾柱无桥电路系统。其中，图腾柱无桥电路包括第一电流互感器电路、第二电流互感器电路及采样电阻。第一电流互感器电路连接在第一并联连接点和第二串联连接点之间。第二电流互感器电路连接在第二并联连接点和第二串联连接点之间。在交流电的正半周，第二开关管闭合，第一开关管断开时，第二电流互感器电路采集流过第二开关管的第一电流。工作在交流电的负半周，第二开关管断开，第一开关管闭合时，第一电流互感器电路采集流过第一开关管的第二电流。因此，其无需采用大体积并且昂贵的霍尔传感器，便可以实现对电流的采集，从而降低产品的成本和体积。

Description

一种图腾柱无桥电路及其系统

技术领域

本实用新型涉及电流采样技术领域，特别是涉及一种图腾柱无桥电路及图腾柱无桥电路系统。

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。宽禁带功率半导体，如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)，由于其出色的开关特性和不断提升的品质，近期逐渐得到了电力转换应用的青睐。得益于氮化镓和碳化硅的优点，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。

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开关管的控制时序，从而实现功率因数校正等功能。如图1所示，传统的采样方式是通过霍尔传感器直接采样电感电流，并且将采集到的电感电流传输给控制单元。但是，霍尔传感器体积大，价格昂贵，导致图腾柱无桥电路的体积过大而使其应用范围所制。

实用新型内容

本实用新型实施例目的旨在提供一种图腾柱无桥电路及图腾柱无桥电路系统，其解决了现有图腾柱无桥电路存在着体积过大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路，包括并联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，所述第一桥臂单元包括同向串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管之间的连接点为第一串联连接点，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管之间的连接点为第二串联连接点，所述第一并联连接点和第二并联连接点之间还用于并联负载单元，所述第一串联连接点和第二串联连接点之间还用于连接电源和电感，所述电源和电感串联，所述图腾柱无桥电路还包括第一电流互感器电路、第二电流互感器电路及采样电阻；所述第一电流互感器电路连接在所述第一并联连接点和所述第一串联连接点之间，并且和所述第一开关管串联；所述第二电流互感器电路连接在所述第二并联连接点和所述第一串联连接点之间，并且和所述第二开关管串联；所述第一电流互感器电路的输出端及第二电流互感器电路的输出端共用第一连接点，所述采样电阻的一端和所述第一连接点连接，另一端接地。

可选地，所述图腾柱无桥电路还包括第三电流互感器电路，其连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第三电流互感器电路的输出端共用所述第一连接点。

可选地，所述第一电流互感器电路包括第一电流互感器、第一复位电阻、第三二极管及第一采样开关；所述第一采样开关包括第一输入端、第一输出端及第一控制端；所述第一电流互感器包括第一原边绕组和第一副边绕组，所述第一原边绕组连接在所述第一并联连接点和第一串联连接点之间，所述第一副边绕组的一端分别与所述第一复位电阻的一端和所述第一二极管的正极连接，所述第一复位电阻的另一端接地，所述第三二极管的负极和所述第一采样开关的第一输入端连接，所述第一采样开关的第一输出端为所述第一连接点，所述第一控制端用于输入第一控制信号。

可选地，所述第二电流互感器电路包括第二电流互感器、第二复位电阻、第四二极管及第二采样开关；所述第二采样开关包括第二输入端、第二输出端及第二控制端；所述第二电流互感器包括第二原边绕组和第二副边绕组，所述第二原边绕组连接在所述第二并联连接点和第一串联连接点之间，所述第二副边绕组的一端分别与所述第二复位电阻的一端和所述第四二极管的正极连接，所述第二复位电阻的另一端接地，所述第四二极管的负极和所述第二采样开关的第二输入端连接，所述第二采样开关的第二输出端为所述第一连接点，所述第二控制端用于输入第二控制信号。

可选地，所述第一电流互感器电路包括第三电流互感器、第三复位电阻、第五二极管及第三采样开关；所述第三采样开关包括第三输入端、第三输出端及第三控制端；所述第三电流互感器包括第三原边绕组和第三副边绕组，所述第三原边绕组连接在所述第一并联连接点和第一串联连接点之间，所述第三副边绕组的一端分别和所述第三复位电阻的一端、所述第五二极管的正极及所述第三采样开关的第三输入端连接，所述第三复位电阻的另一端接地，所述第五二极管的负极和所述第一连接点连接，所述第三采样开关的第三输出端接地，所述第三控制端用于输入第三控制信号。

可选地，所述第一电流互感器电路还包括第六二极管；所述第三采样开关为第一N沟道绝缘栅型场效应管，所述第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述第三输入端，源极为所述第三输出端，栅极为所述第三控制端；所述第六二极管的正极和所述第五二极管的正极连接，所述第六二极管的负极和所述第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

可选地，所述第二电流互感器电路包括第四电流互感器、第四复位电阻、第七二极管及第四采样开关；所述第四采样开关包括第四输入端、第四输出端及第四控制端；所述第二电流互感器包括第四原边绕组和第四副边绕组，所述第四原边绕组连接在所述第二并联连接点和第一串联连接点之间，所述第四副边绕组的一端分别和所述第四复位电阻的一端、所述第七二极管的正极及所述第四采样开关的第四输入端连接，所述第四复位电阻的另一端接地，所述第七二极管的负极和所述第一连接点连接，所述第四采样开关的第四输出端接地，所述第四控制端用于输入第四控制信号。

可选地，所述第二电流互感器电路还包括第八二极管；所述第四采样开关为第二N沟道绝缘栅型场效应管，所述第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述第四输入端，源极为所述第四输出端，栅极为所述第四控制端；所述第八二极管的正极和所述第七二极管的正极连接，所述第八二极管的负极和所述第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

可选地，所述第三电流互感器电路包括第五电流互感器、第五复位电阻及第九二极管；所述第五电流互感器包括第五原边绕组和第五副边绕组，所述第五原边绕组连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第五副边绕组的一端分别与所述第五复位电阻的一端和所述第九二极管的正极连接，所述第五复位电阻的另一端接地，所述第九二极管的负极和所述第一连接点连接。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路系统，所述图腾柱无桥电路系统包括上述的图腾柱无桥电路，还包括控制单元；所述控制单元包括第五控制端、第六控制端、第七控制端、第一控制输出端、第二控制输出端、第三控制输出端及第四控制输出端，所述第五控制端用于采样所述电源的两端电压，所述第六控制端和所述第一连接点连接并且用于采样所述采样电阻的两端电压，所述第七控制端和所述负载单元的输入端连接并且用于采样所述图腾柱无桥电路的输出电压，所述第一控制输出端和所述第一电流互感器电路连接，所述第二控制输出端和所述第二电流互感器电路连接，所述第三控制输出端和所述第一开关管连接，所述第四控制输出端和所述第二开关管连接。

可选地，所述图腾柱无桥电路还包括第三电流互感器电路，其连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第三电流互感器电路的输出端共用所述第一连接点。

在本实用新型各个实施例中，当电源工作在交流电的正半周时，第一电流互感器电路未对流过电感的电流进行采样，并且在第二开关管闭合和第一开关管断开时，第二电流互感器电路采集流过第二开关管的第一电流，并且使采集后的电流流过采样电阻。当电源工作在交流电的负半周时，第二电流互感器电路未对流过电感的电流进行采样，并且在第二开关管断开和第一开关管闭合时，第一电流互感器电路采集流过第一开关管的第二电流，并且使采集后的电流流过采样电阻。因此，其无需采用大体积并且昂贵的霍尔传感器，便可以实现对电流的采集，从而降低产品的成本和体积。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路的时序图；

图5a至图5d是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路的工作状态示意图；

图6是本实用新型另一实施例提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图；

图7a是图4所示的本实用新型另一实施例提供一种第一电流互感器电路的电路结构示意图；

图7b是图4所示的本实用新型另一实施例提供一种第二电流互感器电路的电路结构示意图；

图8a是图6所示的本实用新型另一实施例提供一种第一电流互感器电路的电路结构示意图；

图8b是图6所示的本实用新型另一实施例提供一种第二电流互感器电路的电路结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路系统的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供另一种图腾柱无桥电路系统的结构示意图；

图11是本实用新型本实用新型实施例提供又另一种图腾柱无桥电路系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路的电路结构示意图。如图2所示，图腾柱无桥电路10包括第一桥臂单元101、第二桥臂单元102、第一电流互感器电路103、第二电流互感器电路104及采样电阻RS。第一桥臂单元101和第二桥臂单元102并联于第一并联连接点51和第二并联连接点52之间，第一桥臂单元101包括同向串联的第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2之间的连接点为第一串联连接点61，第二桥臂单元102包括同向串联的第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2之间的连接点为第二串联连接点62，第一并联连接点51和第二并联连接点52之间还用于并联负载单元70，第一串联连接点61和第二串联连接点62之间还用于连接电源AC1和电感L1，电源AC1和电感L1串联。

第一电流互感器电路103连接在第一并联连接点51和第一串联连接点61之间，并且和第一开关管Q1串联。

第二电流互感器电路104连接在第二并联连接点52和第一串联连接点61之间，并且和第二开关管Q2串联。

第一电流互感器电路103的输出端1031及第二电流互感器电路104的输出端1041共用第一连接点10A，采样电阻RS的一端和第一连接点10A连接，另一端接地。

当电源AC1工作在交流电的正半周，第二开关管Q2闭合，第一开关管Q1断开时，第二电流互感器电路104采集流过第二开关管Q2的第一电流I10，并且使采集后的电流I11流过采样电阻RS。例如，高电平指示第二开关管Q2闭合，低电平指示第二开关管Q2断开，第二开关管Q2接收到高电平而闭合，第二电流互感器电路104的原边绕组采集流过第二开关管Q2的第一电流I10，并且在副边绕组输出采集后的电流I11，并且使采集后的电流I11流过采样电阻RS，此时外部控制单元通过采样采样电阻RS的两端电压Vcs而分析出第一电流I10，由于第一电流I10等于流过电感L1的电感电流I_L，因此便可以采集到电源AC1工作在交流电的正半周的电感电流I_L。在电源AC1工作在交流电的正半周的过程中，第一电流互感器电路未对流过电感L1的电流进行采样。

当电源AC1工作在交流电的负半周，第二开关管Q2断开，第一开关管Q1闭合时，第一电流互感器电路103采集流过第一开关管Q1的第二电流I20，并且使采集后的电流I21流过采样电阻RS。同理可得，第一电流互感器电路103可以采集到电源AC1工作在交流电的负半周的电感电流I_L。在电源AC1工作在交流电的负半周的过程中，第二电流互感器电路未对流过电感L1的电流进行采样。

在本实施例中，由于无需采用大体积并且昂贵的霍尔传感器，本实施例的图腾柱无桥电路便可以实现对电流的采集，从而降低产品的成本和体积。

在一些实施例中，第一开关管Q1或第二开关管Q2可以是绝缘栅型场效应管MOSFET或者绝缘栅型双极型晶体管IGBT或双极型晶体管。

在一些实施例中，如图3所示，该图腾柱无桥电路10还包括第三电流互感器电路105，其连接在第一并联连接点51和第二并联连接点52之间，第三电流互感器电路105的输出端1051共用第一连接点10A。

当电源AC1工作在交流电的正半周，第二开关管Q2断开和第一开关管Q1闭合时，或者，当电源AC1工作在交流电的负半周，第二开关管Q2闭合和第一开关管Q1断开时，第三电流互感器电路105采集流过负载单元70的电流I_RL，并且使采集后的电流I₁流过采样电阻。因此，在交流电的正半周或者负半周内，第一开关管Q1和第二开关管Q2工作在互补开通的状态，从而实现灵活调节各个电流互感器电路以实现对电流的采样。

在一些实施例中，如图4所示，第一电流互感器电路103包括第一电流互感器CT1、第一复位电阻R1、第三二极管D3及第一采样开关S1。第一采样开关S1包括第一输入端1a、第一输出端1b及第一控制端1c。第一电流互感器CT1包括第一原边绕组和第一副边绕组，第一原边绕组连接在第一并联连接点51和第一串联连接点61之间，第一副边绕组的一端分别与第一复位电阻R1的一端和第三二极管D3的正极连接，第一复位电阻R1的另一端接地，第三二极管D3的负极和第一采样开关S1的第一输入端1a连接，第一采样开关S1的第一输出端1b为第一连接点10A，第一控制端1c用于输入第一控制信号CS1_EN。

请再参阅图4。第二电流互感器电路104包括第二电流互感器CT2、第二复位电阻R2、第四二极管D4及第二采样开关S2。第二采样开关S2包括第二输入端2a、第二输出端2b及第二控制端2c。第二电流互感器CT2包括第二原边绕组和第二副边绕组，第二原边绕组连接在第二并联连接点52和第一串联连接点61之间，第二副边绕组的一端分别与第二复位电阻R2的一端和第四二极管D4的正极连接，第二复位电阻R2的另一端接地，第四二极管D4的负极和第二采样开关S2的第二输入端2a连接，第二采样开关S2的第二输出端2b为第一连接点10A，第二控制端2c用于输入第二控制信号CS2_EN。

请再参阅图4。第三电流互感器电路105包括第五电流互感器CT5、第五复位电阻R5及第九二极管D9。第五电流互感器CT5包括第五原边绕组和第五副边绕组，第五原边绕组连接在第一并联连接点51和第二并联连接点52之间，第五副边绕组的一端分别与第五复位电阻R5的一端和第九二极管D9的正极连接，第五复位电阻R5的另一端接地，第九二极管D9的负极和第一连接点10A连接。

当电源AC1工作在交流电的正半周时，第一控制信号CS1_EN控制第一采样开关S1处于断开状态。当电源AC1工作在交流电的负半周时，所述第一控制信号CS1_EN控制第一采样开关S1处于闭合状态。当电源AC1工作在交流电的正半周时，第二控制信号CS2_EN控制第二采样开关S2处于闭合状态。当电源AC1工作在交流电的负半周时，第二控制信号CS2_EN控制第二采样开关S2处于断开状态。

以下是本实用新型实施例图腾柱无桥电路的工作原理：

请一并参阅图5和图5a。当电源AC1输入的为交流电的正半周时：第二开关管Q2为主动管，第一开关管Q1是续流管，工作在互补开通状态。当G_S1是低电平，G_S2是高电平时，第一采样开关S1断开，第二采样开关S2闭合，此时第一电流互感器电路103处于不工作状态。

请一并参阅图5和图5a。当G_Q2是高电平，G_Q1是低电平时，第二开关管Q2闭合，第一开关管Q1断开。电流通过电源AC1的正向端流向电感L1、第二互感器CT2、第二开关管Q2、第四开关管Q4再流回电源AC1的负向端。电感L1工作在储存能量状态，电源AC1对电感L1储能。第二电流互感器CT2的原边绕组流过正向电流，第二电流互感器CT2的副边绕组也流过正向电流I_Q2。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组成整流回路，采集正向电流I_Q2。此时第一开关管Q1关断。第三电流互感器CT3的原边绕组没有流过电流，第三电流互感器CT3的副边绕组、第三复位电阻R3形成复位回路。同时，负载单元70的负载电容C1对负载电阻RL放电。采样电阻RS的两端电压Vcs如图5所示。

请一并参阅图5和图5b。当G_Q2是低电平，G_Q1是高电平时，第二开关管Q2断开，第一开关管Q1闭合时，第二电流互感器CT2的原边绕组没有流过电流，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。此时第一开关管Q1闭合，电流通过AC的正向端流向电感L1、第一开关管Q1、第一电流互感器CT1、第三电流互感器CT5、负载单元70、第四开关管S4再流回电源AC1的负向端。电感L1工作在释放能量状态，对负载单元释放能量，负载电容工作在充电状态。第三电流互感器CT5的原边绕组流过正向电流，第三电流互感器CT5的副边绕组也流过正向电流。则第三电流互感器CT5的副边绕组、第五二极管D3组成整流回路，采集正向电流信号。

当电源AC1输入的为交流电的负半周时：

第一开关管Q1为主动管，第二开关管Q2是续流管，工作在互补开通状态。当G_S1是高电平，G_S2是低电平时，第一采样开关S1闭合，第二采样开关S2断开，此时第二电流互感器电路104处于不工作状态。

请一并参阅图5和图5c。当G_Q2是低电平，G_Q1是高电平时，第一开关管Q1闭合，第二开关管Q2断开。电流通过电源AC1的负向端流向第三开关管S3、第一互感器CT1、第一开关管Q1、电感L1再流回电源AC1的正向端。电感L1工作在储存能量状态，电源AC1对电感L1储能。第一电流互感器CT1的原边绕组流过正向电流，第一电流互感器CT1的副边绕组也流过正向电流I_Q1。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组成整流回路，采集正向电流信号I_Q1。第三电流互感器CT5的原边绕组没有流过电流，第三电流互感器CT5的副边绕组、第三复位电阻R3形成复位回路。同时，负载电容C1对负载电阻RL放电。

请一并参阅图5和图5d。当G_Q2是高电平，G_Q1是低电平时，第二开关管Q2闭合，第一开关管Q1断开时，第一电流互感器CT1的原边绕组没有流过电流，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。此时第二开关管Q2开通，电流通过AC的负向端流向第三开关管Q3、第三电流互感器CT3、负载单元70、第二开关管Q2、第二互感器CT2、电感L1、再流回电源AC1的正向端。电感L1工作在释放能量状态，对负载单元释放能量，负载电容C1工作在充电状态。第三电流互感器CT5的原边绕组流过正向电流，第三电流互感器CT5的副边绕组也流过正向电流。第三电流互感器CT3的副边绕组、第七二极管D7组成整流回路，采集正向电流信号。

在一些实施例中，如图6所示，图6所示的图腾柱无桥电路和图4所示的图腾柱无桥电路的区别点在于：

第一电流互感器电路103包括第三电流互感器CT3、第三复位电阻R3、第五二极管D5及第三采样开关S3。第三采样开关S3包括第三输入端3a、第三输出端3b及第三控制端3c。第三电流互感器CT3包括第三原边绕组和第三副边绕组，第三原边绕组连接在第一并联连接点51和第一串联连接点61之间，第三副边绕组的一端分别和第三复位电阻R3的一端、第五二极管D5的正极及第三采样开关S3的第三输入端3a连接，第三复位电阻R3的另一端接地，第五二极管D5的负极和第一连接点10A连接，第三采样开关S3的第三输出端3b接地，第三控制端3c用于输入第三控制信号CS1_DIS。当电源工作在交流电的正半周时，第三控制信号CS1_DIS控制第三采样开关S3处于闭合状态。当电源AC1工作在交流电的负半周时，第三控制信号CS1_DIS控制第三采样开关S3处于断开状态。

第二电流互感器电路104包括第四电流互感器CT4、第四复位电阻R4、第七二极管D7及第四采样开关S4。第四采样开关S4包括第四输入端4a、第四输出端4b及第四控制端4c。第二电流互感器CT4包括第四原边绕组和第四副边绕组，第四原边绕组连接在第二并联连接点52和第一串联连接点61之间，第四副边绕组的一端分别和第四复位电阻R4的一端、第七二极管D7的正极及第四采样开关S4的第四输入端4a连接，第四复位电阻R4的另一端接地，第七二极管D7的负极和第一连接点10A连接，第四采样开关S4的第四输出端4b接地，第四控制端4c用于输入第四控制信号CS2_DIS。当电源AC1工作在交流电的正半周时，第四控制信号CS2_DIS控制第四采样开关S4处于断开状态。当电源AC1工作在交流电的负半周时，第四控制信号CS2_DIS控制第四采样开关S4处于闭合状态。

在一些实施例中，第一电流互感器电路103或第二电流互感器电路104的采样开关还可以采用绝缘栅型场效应管MOSFET或者绝缘栅型双极型晶体管IGBT或双极型晶体管。如图7a和图7b所示，第一采样开关S1和第二采样开关S2为N沟道MOSFET。

在一些实施例中，如图8a所示，图8a所示的图腾柱无桥电路和图6所示的图腾柱无桥电路的区别点在于：

第一电流互感器电路103还包括第六二极管D6。第三采样开关S3为第一N沟道绝缘栅型场效应管，第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为第三输入端3a，源极为第三输出端3b，栅极为第三控制端3c。第六二极管D6的正极和第五二极管D5的正极连接，第六二极管D6的负极和第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

如图8b所示，第二电流互感器电路104还包括第八二极管D8。第四采样开关S4为第二N沟道绝缘栅型场效应管，第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为第四输入端4a，源极为第四输出端4b，栅极为第四控制端4c。第八二极管D8的正极和第七二极管D7的正极连接，第八二极管D8的负极和第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

在一些实施例中，如图4所示，可以通过第三二极管D3、第四二极管D4、第九二极管D9的极性进行对调，同时把第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2、第三电流互感器CT5的同名端极性进行对调，实现采样电阻RS上获得负电流，然后通过反相电路转成正向电路，以便检测出采样电阻RS的两端电压和进一步得到电感电流。

作为本实用新型实施例的又一方面，本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路系统。图9是本实用新型实施例提供一种图腾柱无桥电路系统的结构示意图。如图9所示，图腾柱无桥电路系统90包括上述的图腾柱无桥电路10和控制单元20。控制单元20包括第五控制端Vac、第六控制端Vcs、第七控制端Vout、第一控制输出端CS1_EN、第二控制输出端CS2_EN、第三控制输出端GATE_Q1及第四控制输出端GATE_Q2。第五控制端Vac用于采样电源AC1的两端电压，其中，在通过第五控制端Vac输入控制单元20之前，可以对电源AC1的两端电压进行信号处理，使之符合期望输出电压信号，并且将该电压信号加载于第五控制端Vac。第六控制端Vcs和第一连接点10A连接并且用于采样采样电阻RS的两端电压，第七控制端Vout和负载单元70的输入端701连接并且用于采样图腾柱无桥电路10的输出电压，第一控制输出端CS1_EN和第一电流互感器电路103连接，第二控制输出端CS2_EN和第二电流互感器电路104连接，第三控制输出端GATE_Q1和第一开关管Q1连接，第四控制输出端GATE_Q2和第二开关管Q2连接。

控制单元20根据采样到的电源AC1的两端电压、采样电阻RS的两端电压及图腾柱无桥电路10的输出电压，控制第一电流互感器电路103、第二电流互感器电路104、第一开关管Q1及第二开关管Q2的工作状态。

控制单元20可以是由通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，处理器还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或任何其它这种配置。

在本实施例中，由于无需采用大体积并且昂贵的霍尔传感器，本实施例的图腾柱无桥电路系统便可以实现对电流的采集，从而降低产品的成本和体积。

在一些实施例中，如图10和图11所示，图腾柱无桥电路10还包括第三电流互感器电路105，其连接在第一并联连接点51和第二并联连接点52之间，第三电流互感器电路105的输出端共用第一连接点10A。当电源AC1工作在交流电的正半周，第二开关管Q2断开和第一开关管Q1闭合时，或者，当电源AC1工作在交流电的负半周，第二开关管Q2闭合和第一开关管Q1断开时，第三电流互感器电路105用于采集流过负载单元70的电流，并且使采集后的电流流过采样电阻RS。

由于图腾柱无桥电路系统90的图腾柱无桥电路10是基于如图1至图8所示的图腾柱无桥电路的构思，在内容不相互冲突的前提下，图腾柱无桥电路系统90的图腾柱无桥电路10可以引用如图1至图8所示的图腾柱无桥电路，在此不赘述。

最后应说明的是：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；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种图腾柱无桥电路，包括并联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，所述第一桥臂单元包括同向串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和第二开关管之间的连接点为第一串联连接点，所述第二桥臂单元包括同向串联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管之间的连接点为第二串联连接点，所述第一并联连接点和第二并联连接点之间还用于并联负载单元，所述第一串联连接点和第二串联连接点之间还用于连接电源和电感，所述电源和电感串联，其特征在于，

所述图腾柱无桥电路还包括第一电流互感器电路、第二电流互感器电路及采样电阻；

所述第一电流互感器电路连接在所述第一并联连接点和所述第一串联连接点之间，并且和所述第一开关管串联；

所述第二电流互感器电路连接在所述第二并联连接点和所述第一串联连接点之间，并且和所述第二开关管串联；

所述第一电流互感器电路的输出端及第二电流互感器电路的输出端共用第一连接点，所述采样电阻的一端和所述第一连接点连接，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，所述图腾柱无桥电路还包括第三电流互感器电路，其连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第三电流互感器电路的输出端共用所述第一连接点。

3.根据权利要求1所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第一电流互感器电路包括第一电流互感器、第一复位电阻、第三二极管及第一采样开关；

所述第一采样开关包括第一输入端、第一输出端及第一控制端；

所述第一电流互感器包括第一原边绕组和第一副边绕组，所述第一原边绕组连接在所述第一并联连接点和第一串联连接点之间，所述第一副边绕组的一端分别与所述第一复位电阻的一端和所述第三二极管的正极连接，所述第一复位电阻的另一端接地，所述第三二极管的负极和所述第一采样开关的第一输入端连接，所述第一采样开关的第一输出端为所述第一连接点，所述第一控制端用于输入第一控制信号。

4.根据权利要求1所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第二电流互感器电路包括第二电流互感器、第二复位电阻、第四二极管及第二采样开关；

所述第二采样开关包括第二输入端、第二输出端及第二控制端；

所述第二电流互感器包括第二原边绕组和第二副边绕组，所述第二原边绕组连接在所述第二并联连接点和第一串联连接点之间，所述第二副边绕组的一端分别与所述第二复位电阻的一端和所述第四二极管的正极连接，所述第二复位电阻的另一端接地，所述第四二极管的负极和所述第二采样开关的第二输入端连接，所述第二采样开关的第二输出端为所述第一连接点，所述第二控制端用于输入第二控制信号。

5.根据权利要求1所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第一电流互感器电路包括第三电流互感器、第三复位电阻、第五二极管及第三采样开关；

所述第三采样开关包括第三输入端、第三输出端及第三控制端；

所述第三电流互感器包括第三原边绕组和第三副边绕组，所述第三原边绕组连接在所述第一并联连接点和第一串联连接点之间，所述第三副边绕组的一端分别和所述第三复位电阻的一端、所述第五二极管的正极及所述第三采样开关的第三输入端连接，所述第三复位电阻的另一端接地，所述第五二极管的负极和所述第一连接点连接，所述第三采样开关的第三输出端接地，所述第三控制端用于输入第三控制信号。

6.根据权利要求5所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第一电流互感器电路还包括第六二极管；

所述第三采样开关为第一N沟道绝缘栅型场效应管，所述第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述第三输入端，源极为所述第三输出端，栅极为所述第三控制端；

所述第六二极管的正极和所述第五二极管的正极连接，所述第六二极管的负极和所述第一N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

7.根据权利要求1所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第二电流互感器电路包括第四电流互感器、第四复位电阻、第七二极管及第四采样开关；

所述第四采样开关包括第四输入端、第四输出端及第四控制端；

所述第二电流互感器包括第四原边绕组和第四副边绕组，所述第四原边绕组连接在所述第二并联连接点和第一串联连接点之间，所述第四副边绕组的一端分别和所述第四复位电阻的一端、所述第七二极管的正极及所述第四采样开关的第四输入端连接，所述第四复位电阻的另一端接地，所述第七二极管的负极和所述第一连接点连接，所述第四采样开关的第四输出端接地，所述第四控制端用于输入第四控制信号。

8.根据权利要求7所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，

所述第二电流互感器电路还包括第八二极管；

所述第四采样开关为第二N沟道绝缘栅型场效应管，所述第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述第四输入端，源极为所述第四输出端，栅极为所述第四控制端；

所述第八二极管的正极和所述第七二极管的正极连接，所述第八二极管的负极和所述第二N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接，源极接地。

9.根据权利要求2所述的图腾柱无桥电路，其特征在于，所述第三电流互感器电路包括第五电流互感器、第五复位电阻及第九二极管；

所述第五电流互感器包括第五原边绕组和第五副边绕组，所述第五原边绕组连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第五副边绕组的一端分别与所述第五复位电阻的一端和所述第九二极管的正极连接，所述第五复位电阻的另一端接地，所述第九二极管的负极和所述第一连接点连接。

10.一种图腾柱无桥电路系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的图腾柱无桥电路，还包括控制单元；

所述控制单元包括第五控制端、第六控制端、第七控制端、第一控制输出端、第二控制输出端、第三控制输出端及第四控制输出端，所述第五控制端用于采样所述电源的两端电压，所述第六控制端和所述第一连接点连接并且用于采样所述采样电阻的两端电压，所述第七控制端和所述负载单元的输入端连接并且用于采样所述图腾柱无桥电路的输出电压，所述第一控制输出端和所述第一电流互感器电路连接，所述第二控制输出端和所述第二电流互感器电路连接，所述第三控制输出端和所述第一开关管连接，所述第四控制输出端和所述第二开关管连接。

11.根据权利要求10所述的图腾柱无桥电路系统，其特征在于，所述图腾柱无桥电路还包括第三电流互感器电路，其连接在所述第一并联连接点和第二并联连接点之间，所述第三电流互感器电路的输出端共用所述第一连接点。