CN217467548U - 电压跟随电路、电流采样电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电压跟随电路、电流采样电路及装置，属于电路技术领域。所述电压跟随电路包括第一电阻、第一压降单元、第二压降单元和第三压降单元。第一电阻的第一端与第一电压端连接。第一电阻的第二端、第一压降单元的第一端、第二压降单元的第一端和第三压降单元的第一端连接在一起。第一压降单元的第二端用于输入第一电压，第二压降单元的第二端用于输出第二电压，第三压降单元的第二端与第二电压端连接。该电压跟随电路，可以对输出的第二电压进行钳制，使第二电压的最大值等于第二电压端的电压，从而保护与电压跟随电路所连接的处理单元。

Description

电压跟随电路、电流采样电路及装置

技术领域

本申请涉及电路技术领域，特别涉及一种电压跟随电路、电流采样电路及装置。

背景技术

电流采样电路通常包括采样单元和电压跟随电路。采样单元与待采样电路连接，用于对待采样电路中的电流进行采样，并将采样电流转换为采样电压。电压跟随电路连接于采样单元与处理单元的输入端之间，用于输入采样电压，并向处理单元输出与采样电压大小相同的电压。处理单元通过对电压跟随电路输出的电压进行分析，即可得到采样电流的大小。

然而，若待采样电路中的电流产生波动，使电压跟随电路输出至处理单元的电压过大，可能会造成处理单元损坏。

实用新型内容

本申请提供了一种电压跟随电路、电流采样电路及装置，可以解决相关技术中电压跟随电路输出的电压可能过大从而造成处理单元损坏的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种电压跟随电路，包括：第一电阻、第一压降单元、第二压降单元和第三压降单元，所述第一压降单元、所述第二压降单元和所述第三压降单元的压降均相同；

所述第一电阻的第一端与第一电压端连接；

所述第一压降单元的第一端、所述第二压降单元的第一端和所述第三压降单元第一端均与所述第一电阻的第二端连接；

所述第一压降单元的第二端用于输入第一电压，所述第二压降单元的第二端用于输出第二电压，所述第三压降单元的第二端用于与第二电压端连接，所述第二电压端的电压小于所述第一电压端的电压。

在本申请中，电压跟随电路包括第一电阻、第一压降单元、第二压降单元和第三压降单元。第一电阻的第一端与第一电压端连接。第一电阻的第二端、第一压降单元的第一端、第二压降单元的第一端和第三压降单元的第一端连接在一起。第一压降单元的第二端用于输入第一电压，第二压降单元的第二端用于输出第二电压，第三压降单元的第二端与第二电压端连接。第二电压端的电压小于第一电压端的电压，且第一压降单元、第二压降单元和第三压降单元的压降均相同。电压跟随电路工作时，若第一电压小于第二电压端的电压，则第一压降单元和第二压降单元导通，第三压降单元因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路输出的第二电压等于输入的第一电压。若第一电压大于第二电压端的电压，则第三压降单元和第二压降单元导通，第一压降单元因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路输出的第二电压等于第二电压端的电压。该电压跟随电路，可以对输出的第二电压进行钳制，使第二电压的最大值等于第二电压端的电压，从而保护与电压跟随电路所连接的处理单元。

在一些实施例中，所述电压跟随电路还包括：充放电单元；

所述充放电单元的第一端与所述第二压降单元的第二端连接，所述充放电单元的第二端与地线连接。

在一些实施例中，所述充放电单元包括：第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端与所述第二压降单元的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述地线连接；

所述第一电容的第一极板与所述第二压降单元的第二端连接，所述第一电容的第二极板与所述地线连接。

在一些实施例中，所述第一压降单元包括第一二极管，所述第二压降单元包括第二二极管，所述第三压降单元包括第三二极管，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管的参数相同；

所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极和所述第三二极管的阳极均与所述第一电阻的第二端连接；

所述第一二极管的阴极用于输入所述第一电压，所述第二二极管的阴极用于输出所述第二电压，所述第三二极管的阴极用于与所述第二电压端连接。

在一些实施例中，所述第二电压端的电压的两倍小于所述第一电压端的电压。

第二方面，提供了一种电流采样电路，包括：电流互感单元、整流单元、采样单元和如第一方面任意一项所述的电压跟随电路；

所述电流互感单元的输入端用于输入采样电流，所述电流互感单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述第一压降单元的第二端连接；

所述采样单元的第一端与所述整流单元的输出端连接，所述采样单元的第二端与地线连接，所述采样单元用于将所述整流单元输出的电流信号转换为所述第一电压。

在一些实施例中，所述采样单元包括：第三电阻和第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述整流单元的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述地线连接；

所述第二电容的第一极板与所述整流单元的输出端连接，所述第二电容的第二极板与所述地线连接。

在一些实施例中，所述电流互感单元包括：铁芯、原边线圈和副边线圈；

所述铁芯呈闭合的环形，所述原边线圈和所述副边线圈均缠绕于所述铁芯上；所述原边线圈用于输入采样电流，所述副边线圈与所述整流单元的输入端连接。

在一些实施例中，所述整流单元包括：第四二极管、第五二极管、第六二极管和第七二极管；

所述第四二极管的阳极与所述副边线圈的第一端连接，所述第四二极管的阴极与所述第一压降单元的第二端连接；

所述第五二极管的阳极与所述副边线圈的第二端连接，所述第五二极管的阴极与所述第一压降单元的第二端连接；

所述第六二极管的阳极与所述地线连接，所述第六二极管的阴极与所述副边线圈的第一端连接；

所述第七二极管的阳极与所述地线连接，所述第七二极管的阴极与所述副边线圈的第二端连接。

第三方面，提供了一种电流采样装置，包括如第二方面任意一项所述的电流采样电路。

可以理解的是，上述第二方面、第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的第一种电压跟随电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第二种电压跟随电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电压跟随电路的电路结构图；

图4是本申请实施例提供的第一电压和第二电压的波形示意图；

图5是本申请实施例提供的电流采样电路的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的电流采样电路的电路结构图；

图7是本申请实施例提供的采样电流、第一电压和第二电压的波形示意图。

其中，各附图标号所代表的含义分别为：

10、电压跟随电路；

110、第一压降单元；

120、第二压降单元；

130、第三压降单元；

140、充放电单元；

20、电流采样电路；

210、电流互感单元；

212、原边线圈；

214、副边线圈；

220、整流单元；

230、采样单元。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

下面对本申请实施例提供的电压跟随电路进行详细地解释说明。

本申请实施例提供一种具有钳位功能的电压跟随电路。图1是本申请实施例提供的一种电压跟随电路10的结构示意图。如图1所示，电压跟随电路10包括第一电阻R1、第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130。

具体来说，第一电阻R1具有第一端和第二端。第一电阻R1的第一端与第一电压端V1连接。第一电压端V1为输出固定电压的端口。

第一压降单元110具有第一端和第二端。第一压降单元110中的“压降”是指第一压降单元110通电时，第一压降单元110的第一端和第二端之间具有电压差。在本申请实施例中，第一压降单元110通电时，第一压降单元110的第一端的电压大于第二端的电压，且第一压降单元110的第一端与第二端之间的电压差恒定不变。第一压降单元110的第一端与第一电阻R1的第二端连接。第一压降单元110的第二端用于输入电压。为便于描述，将第一压降单元110的第二端所输入的电压称为第一电压Va。第一电压Va可以是一个不断变化的电压。

第二压降单元120具有第一端和第二端。第二压降单元120中的“压降”是指第二压降单元120通电时，第二压降单元120的第一端和第二端之间具有电压差。在本申请实施例中，第二压降单元120通电时，第二压降单元120的第一端的电压大于第二端的电压，且第二压降单元120的第一端与第二端之间的电压差恒定不变。第二压降单元120的第一端与第一电阻R1的第二端连接。第二压降单元120的第二端用于输出电压。为便于描述，将第二压降单元120的第二端所输出的电压称为第二电压Vb。

第三压降单元130具有第一端和第二端。第三压降单元130中的“压降”是指第三压降单元130通电时，第三压降单元130的第一端和第二端之间具有电压差。在本申请实施例中，第三压降单元130通电时，第三压降单元130的第一端的电压大于第二端的电压，且第三压降单元130的第一端与第二端之间的电压差恒定不变。第三压降单元130的第一端与第一电阻R1的第二端连接。第三压降单元130的第二端与第二电压端V2连接。第二电压端V2为固定输出电压的端口，且第二电压端V2的电压小于第一电压端V1的电压。

第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130的压降均相同。也就是说，第一压降单元110导通时第一压降单元110的第一端和第二端之间的电压差等于第二压降单元120导通时第二压降单元120的第一端和第二端之间的电压差，且等于第三压降单元130导通时第三压降单元130的第一端和第二端之间的电压差。为便于理解，在下述描述中，将第一电阻R1的第二端、第一压降单元110的第一端、第二压降单元120的第一端和第三压降单元130的第一端所连接的节点称为第一节点。下面对本申请实施例提供的电压跟随电路10的工作过程进行说明：

电压跟随电路10工作时，第一压降单元110的第二端用于输入第一电压Va。当第一电压Va小于第二电压端V2的电压时，第一压降单元110导通，第三压降单元130关断，此时第一节点的电压Vk等于第一电压Va与第一压降单元110的压降之和。在第一节点的电压Vk的作用下，第二压降单元120导通，第二压降单元120的第二端所输出的电压Vb等于第一节点的电压Vk与第二压降单元120的压降之差，即等于第一电压Va。当第一电压Va等于第二电压端V2的电压时，第一压降单元110和第三压降单元130均导通，此时第一节点的电压Vk等于第一电压Va与第一压降单元110的压降之和，也等于第二电压端V2的电压与第三压降单元130的压降之和。在第一节点的电压Vk的作用下，第二压降单元120导通，第二压降单元120的第二端所输出的电压Vb等于第一节点的电压Vk与第二压降单元120的压降之差，即等于第一电压Va，也等于第二电压端V2的电压。当第一电压Va大于第二电压端V2的电压时，第一压降单元110关断，第三压降单元130导通，此时第一节点的电压Vk等于第二电压端V2的电压与第三压降单元130的压降之和。在第一节点的电压Vk的作用下，第二压降单元120导通，第二压降单元120的第二端所输出的电压Vb等于第一节点的电压Vk与第二压降单元120的压降之差，即等于第二电压端V2的电压。如此，该电压跟随电路10，可以对输出的第二电压Vb进行钳制，使第二电压Vb的最大值等于第二电压端V2的电压。这种情况下，通过设置第二电压端V2的电压，即可保护与电压跟随电路10所连接的处理单元。

在一些实施例中，如图2所示，电压跟随电路10还包括充放电单元140。

具体来说，充放电单元140具有第一端和第二端。充放电单元140的第一端与第二压降单元120的第二端连接，充放电单元140的第二端与地线GND连接。充放电单元140用于：在第二压降单元120的第二端的电压上升时充电，在第二压降单元120的第二端的电压下降时放电。如此，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb跟随第一电压Va上升；在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb缓慢下降。这种情况下，该电压跟随电路10所输出的第二电压Vb可以为所连接的控制单元提供控制所需要的高电平信号。

图3是本申请实施例提供的电压跟随电路10的电路结构图。图4是本申请实施例提供的第一电压Va和第二电压Vb的波形示意图。下面结合图3和图4，对本申请实施例提供的电压跟随电路10的电路结构及工作过程进行详细地解释说明。

如图3所示，充放电单元140可以包括第二电阻R2和第一电容C1。

具体来说，第二电阻R2的第一端与第二压降单元120的第二端连接，第二电阻的第二端与地线GND连接。第一电容C1的第一极板与第二压降单元120的第二端连接，第一电容C1的第二极板与地线GND连接。通过调整第二电阻R2和第一电容C1的值，可以调整充放电单元140的放电常数。在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，充放电单元140根据放电常数放电。

第一压降单元110包括第一二极管D1，第二压降单元120包括第二二极管D2，第三压降单元130包括第三二极管D3。第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阳极均与第一电阻R1的第二端连接。也就是说，第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阳极均连接至第一节点。第一二极管D1的阴极用于输入第一电压Va，第二二极管D2的阴极用于输出第二电压Vb，第三二极管D3的阴极与第二电压端V2连接。第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的参数完全相同，从而使第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3压降相同。

该电压跟随电路10工作时，电压跟随电路10所输入的第一电压Va和所输出的第二电压Vb的波形可以如图4所示。其中，图4所示的波形中，第一电压Va小于或等于第二电压端V2的电压。电压跟随电路10的工作过程如下：

首先，在不考虑充放电单元140的情况下，当第一电压Va小于第二电压端V2的电压时，第一二极管D1导通，此时第一节点的电压Vk为：Vk＝Va+Vd。其中，Vd为第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的压降。此时第三二极管D3两端的电压差为第一节点的电压Vk与第二电压端V2的电压之差，由于第二电压端V2的电压大于第一电压Va，因此第三二极管D3两端的电压差小于第三二极管D3的压降Vd，第三二极管D3关断。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝Va。当第一电压Va大于第二电压端V2的电压时，第三二极管D3导通，此时第一节点的电压Vk为：Vk＝V2+Vd。其中，V2为第二电压端V2的电压。此时第一二极管D1两端的电压差为第一节点的电压Vk与第一电压Va的电压之差，由于第一电压Va大于第二电压端V2的电压，因此第一二极管D1两端的电压差小于第一二极管D1的压降Vd，第一二极管D1关断。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝V2。当第一电压Va等于第二电压端V2的电压时，第一二极管D1和第三二极管D3均导通，Vk＝Va+Vd＝V2+Vd。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝Va＝V2。

其次，在结合充放电单元140后，以第一电压Va恒小于或等于第二电压端V2的电压为例，如图4所示，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，第一电容C1处于充电状态，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb也上升，且第二电压Vb跟随第一电压Va，即两者波形相同。在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，第一电容C1处于放电状态，此时第二电压Vb呈线性缓慢下降，且第二电压Vb下降的速度与第二电阻R2和第一电容C1的参数相关。

在一些实施例中，为使第一电压Va上升时，第二电压Vb的跟随速度较快，第一电压端V1的电压可以大于第二电压端V2的电压的两倍。例如，在一些具体的实施例中，第一电压端V1的电压可以是12V，第二电压端V2的电压可以是3.3V。

在本申请实施例中，电压跟随电路10包括第一电阻R1、第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130。第一电阻R1的第一端与第一电压端V1连接。第一电阻R1的第二端、第一压降单元110的第一端、第二压降单元120的第一端和第三压降单元130的第一端连接在一起。第一压降单元110的第二端用于输入第一电压Va，第二压降单元120的第二端用于输出第二电压Vb，第三压降单元130的第二端与第二电压端V2连接。第二电压端V2的电压小于第一电压端V1的电压，且第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130的压降均相同。电压跟随电路10工作时，若第一电压Va小于第二电压端V2的电压，则第一压降单元110和第二压降单元120导通，第三压降单元130因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于输入的第一电压Va。若第一电压Va大于第二电压端V2的电压，则第三压降单元130和第二压降单元120导通，第一压降单元110因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于第二电压端V2的电压。该电压跟随电路10，可以对输出的第二电压Vb进行钳制，使第二电压Vb的最大值等于第二电压端V2的电压，从而保护与电压跟随电路10所连接的处理单元。

电压跟随电路10还可以包括充放电单元140，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb跟随第一电压Va上升；在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb缓慢下降。这种情况下，该电压跟随电路10所输出的第二电压Vb可以为所连接的控制单元提供控制所需要的高电平信号。使用第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3作为第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130可以对二极管的非线性进行很好的补偿。

本申请实施例还提供一种电流采样电路20，包括如上述任意一个实施例中的电压跟随电路10。图5是本申请实施例提供的电流采样电路20的结构示意图。如图5所示，电流采样电路20包括电流互感单元210、整流单元220、采样单元230和电压跟随电路10。

具体来说，电流采样电路20用于对待采样电路中的交流电信号进行采样。交流互感单元的输入端用于与待采样电路连接，从而输入待采样电路中的交流电信号。为便于描述，将电流互感单元210所输入的待采样电路中的交流电信号称为采样电流。一般地，由于待采样电路中的交流电信号较大，因此需要电流互感单元210对采样电流进行线性转换，以得到较小的交流电信号并从电流互感单元210的输出端输出。

整流单元220用于将交流电信号转换为直流电信号。整流单元220具有输入端和输出端。整流单元220的输入端与电流护肝单元的输出端连接，以当电流互感单元210输出的交流电信号可以输入至整流单元220。整流单元220的输出端与电压跟随电路10的第一压降单元110的第二端连接，整流单元220的输出端用于输出直流电信号。

由于第一压降单元110的第二端用于输入第一电压，而整流单元220的输出端所输出的直流电信号是电流信号，因此还需要采样单元230将整流单元220输出的电流信号转换为电压信号，即第一电压。采样单元230的第一端与整流单元220的输出端连接，采样单元230的第二端与地线GND连接。

下面对本申请实施例提供的电流采样电路20的工作过程进行说明：

电流采样电路20工作时，电流互感单元210的输入端输入采样电流。电流互感单元210对采样电流的大小进行线性转换后，输出较小的交流电信号至整流单元220。整流单元220对电流互感单元210所输出的交流电信号进行整流后，输出直流的电流信号。直流的电流信号经采样单元230转换为第一电压Va，输出至第一压降单元110的第二端，使第二压降单元120的第二端输出第二电压Vb。此时，第二压降单元120的第二端若连接有处理单元，处理单元通过对第二压降单元120的第二端所输出的第二电压Vb进行处理，即可计算得到采样电流的大小。

图6是本申请实施例提供的电流采样电路20的电路结构图。如图6所示，在一些实施例中，电流互感单元210包括：铁芯(图中未示出)、原边线圈212和副边线圈214。铁芯呈闭合的环形，原边线圈212和副边线圈214均缠绕于铁芯上；原边线圈212用于输入采样电流Iac，副边线圈214与整流单元220的输入端连接，用于输出较小的交流电信号。

整流单元220包括第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第七二极管D7。第四二极管D4的阳极与副边线圈214的第一端连接，第四二极管D4的阴极与第一压降单元110的第二端连接。第五二极管D5的阳极与副边线圈214的第二端连接，第五二极管D5的阴极与第一压降单元110的第二端连接。第六二极管D6的阳极与地线GND连接，第六二极管D6的阴极与副边线圈214的第一端连接。第七二极管D7的阳极与地线GND连接，第七二极管D7的阴极与副边线圈214的第二端连接。

采样单元230包括第三电阻R3和第二电容C2。第三电阻R3的第一端与整流单元220的输出端连接，第三电阻R3的第二端与地线GND连接。第二电容C2的第一极板与整流单元220的输出端连接，第二电容C2的第二极板与地线GND连接。其中，第三电阻R3用于整流单元220输出的电流信号转换为第一电压Va。第二电容C2用于对第一电压Va进行滤波，以滤除第一电压Va的高频毛刺。

该电流采样电路20工作时，采样电流Iac、第一电压Va和第二电压Vb的波形可以如图7所示。其中，图7所示的波形中，第一电压Va小于或等于第二电压端V2的电压。电压跟随电路10的工作过程如下：

电流互感单元210的原边线圈212输入采样电流Iac后，通过电磁感应，使电流互感单元210的副边线圈214输出交流电信号。如图7所示，采样电流Iac可以呈正弦波。副边线圈214输出的交流电信号经第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第七二极管D7后输出为直流的电流信号。该直流的电流信号经第三电阻R3转换为第一电压Va。

在不考虑充放电单元140的情况下，当第一电压Va小于第二电压端V2的电压时，第一二极管D1导通，此时第一节点的电压Vk为：Vk＝Va+Vd。其中，Vd为第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的压降。此时第三二极管D3两端的电压差为第一节点的电压Vk与第二电压端V2的电压之差，由于第二电压端V2的电压大于第一电压Va，因此第三二极管D3两端的电压差小于第三二极管D3的压降Vd，第三二极管D3关断。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝Va。当第一电压Va大于第二电压端V2的电压时，第三二极管D3导通，此时第一节点的电压Vk为：Vk＝V2+Vd。其中，V2为第二电压端V2的电压。此时第一二极管D1两端的电压差为第一节点的电压Vk与第一电压Va的电压之差，由于第一电压Va大于第二电压端V2的电压，因此第一二极管D1两端的电压差小于第一二极管D1的压降Vd，第一二极管D1关断。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝V2。当第一电压Va等于第二电压端V2的电压时，第一二极管D1和第三二极管D3均导通，Vk＝Va+Vd＝V2+Vd。在第一节点的电压Vk的作用下，第二二极管D2导通，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb为：Vb＝Vk-Vd＝Va＝V2。

在结合充放电单元140后，以第一电压Va恒小于或等于第二电压端V2的电压为例，如图7所示，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，第一电容C1处于充电状态，此时电压跟随电路10所输出的第二电压Vb也上升，且第二电压Vb跟随第一电压Va，即两者波形相同。在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，第一电容C1处于放电状态，此时第二电压Vb呈线性缓慢下降，且第二电压Vb下降的速度与第二电阻R2和第一电容C1的参数相关。

在本申请实施例中，电流采样电路20包括电压跟随电路10，电压跟随电路10包括第一电阻R1、第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130。第一电阻R1的第一端与第一电压端V1连接。第一电阻R1的第二端、第一压降单元110的第一端、第二压降单元120的第一端和第三压降单元130的第一端连接在一起。第一压降单元110的第二端用于输入第一电压Va，第二压降单元120的第二端用于输出第二电压Vb，第三压降单元130的第二端与第二电压端V2连接。第二电压端V2的电压小于第一电压端V1的电压，且第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130的压降均相同。电压跟随电路10工作时，若第一电压Va小于第二电压端V2的电压，则第一压降单元110和第二压降单元120导通，第三压降单元130因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于输入的第一电压Va。若第一电压Va大于第二电压端V2的电压，则第三压降单元130和第二压降单元120导通，第一压降单元110因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于第二电压端V2的电压。该电压跟随电路10，可以对输出的第二电压Vb进行钳制，使第二电压Vb的最大值等于第二电压端V2的电压，从而保护与电压跟随电路10所连接的处理单元。

电压跟随电路10还可以包括充放电单元140，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb跟随第一电压Va上升；在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb缓慢下降。这种情况下，该电压跟随电路10所输出的第二电压Vb可以为所连接的控制单元提供控制所需要的高电平信号。

本申请实施例提供的电流采样电路20，既可以采集到采样电流Iac的峰值，又可以通过充放电单元140对峰值电压进行均分。也就是说，该电流采样电路20，通过电压跟随电路10，可以对将正弦波的第一电压Va转换为类似三角形的第二电压Vb。如此，电流采样电路20既可以用于控制采样等功能，又可以用于峰值电流保护等功能，使电流采样电路20的用途更加广泛。

本申请实施例提供的电流采样电路20，既可以完成峰值附近的平均电流采样，又能快速捕捉上升的电流进行采样快速保护，且使用第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3作为第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130可以对二极管的非线性进行很好的补偿。

本申请实施例还提供一种电流采样装置，包括如上述任意一个实施例中的电流采样电路20。

具体来说，电流采样电路20包括电流互感单元210、整流单元220、采样单元230和电压跟随电路10。电流互感单元210的输入端用于输入采样电流Iac，电流互感单元210的输出端与整流单元220的输入端连接，整流单元220的输出端与第一压降单元110的第二端连接。采样单元230的第一端与整流单元220的输出端连接，采样单元230的第二端与地线GND连接，采样单元230用于将整流单元220输出的电流信号转换为第一电压Va。

在一些实施例中，电压跟随电路10包括：第一电阻R1、第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130，第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130的压降均相同。第一电阻R1的第一端与第一电压端V1连接。第一压降单元110的第一端、第二压降单元120的第一端和第三压降单元130第一端均与第一电阻R1的第二端连接。第一压降单元110的第二端用于输入第一电压Va，第二压降单元120的第二端用于输出第二电压Vb，第三压降单元130的第二端用于与第二电压端V2连接，第二电压端V2的电压小于第一电压端V1的电压。

在一些实施例中，电压跟随电路10还包括：充放电单元140。充放电单元140的第一端与第二压降单元120的第二端连接，充放电单元140的第二端与地线GND连接。

在一些实施例中，充放电单元140包括：第二电阻R2和第一电容C1。第二电阻R2的第一端与第二压降单元120的第二端连接，第二电阻R2的第二端与地线GND连接。第一电容C1的第一极板与第二压降单元120的第二端连接，第一电容C1的第二极板与地线GND连接。

在一些实施例中，第一压降单元110包括第一二极管D1，第二压降单元120包括第二二极管D2，第三压降单元130包括第三二极管D3，第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的参数相同。第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阳极均与第一电阻R1的第二端连接。第一二极管D1的阴极用于输入第一电压Va，第二二极管D2的阴极用于输出第二电压Vb，第三二极管D3的阴极用于与第二电压端V2连接。

在一些实施例中，第二电压端V2的电压的两倍小于第一电压端V1的电压。

在一些实施例中，采样单元230包括：第三电阻R3和第二电容C2。第三电阻R3的第一端与整流单元220的输出端连接，第三电阻R3的第二端与地线GND连接。第二电容C2的第一极板与整流单元220的输出端连接，第二电容C2的第二极板与地线GND连接。

在一些实施例中，电流互感单元210包括：铁芯、原边线圈212和副边线圈214。铁芯呈闭合的环形，原边线圈212和副边线圈214均缠绕于铁芯上。原边线圈212用于输入采样电流Iac，副边线圈214与整流单元220的输入端连接。

在一些实施例中，整流单元220包括：第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第七二极管D7。第四二极管D4的阳极与副边线圈214的第一端连接，第四二极管D4的阴极与第一压降单元110的第二端连接。第五二极管D5的阳极与副边线圈214的第二端连接，第五二极管D5的阴极与第一压降单元110的第二端连接。第六二极管D6的阳极与地线GND连接，第六二极管D6的阴极与副边线圈214的第一端连接。第七二极管D7的阳极与地线GND连接，第七二极管D7的阴极与副边线圈214的第二端连接。

在一些实施例中，电流采样装置还包括处理单元。处理单元可以是微控制单元(Microcontroller Unit，CPU)。处理单元具有输入端，处理单元的输入端与电压跟随电路10的第二压降单元120的第二端连接，以获取第二压降单元120的第二端输出的第二电压Vb。

在本申请实施例中，电压跟随电路10包括第一电阻R1、第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130。第一电阻R1的第一端与第一电压端V1连接。第一电阻R1的第二端、第一压降单元110的第一端、第二压降单元120的第一端和第三压降单元130的第一端连接在一起。第一压降单元110的第二端用于输入第一电压Va，第二压降单元120的第二端用于输出第二电压Vb，第三压降单元130的第二端与第二电压端V2连接。第二电压端V2的电压小于第一电压端V1的电压，且第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130的压降均相同。电压跟随电路10工作时，若第一电压Va小于第二电压端V2的电压，则第一压降单元110和第二压降单元120导通，第三压降单元130因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于输入的第一电压Va。若第一电压Va大于第二电压端V2的电压，则第三压降单元130和第二压降单元120导通，第一压降单元110因不满足压降条件而关断，此时电压跟随电路10输出的第二电压Vb等于第二电压端V2的电压。该电压跟随电路10，可以对输出的第二电压Vb进行钳制，使第二电压Vb的最大值等于第二电压端V2的电压，从而保护与电压跟随电路10所连接的处理单元。

电压跟随电路10还可以包括充放电单元140，在电压跟随电路10所输入的第一电压Va上升时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb跟随第一电压Va上升；在电压跟随电路10所输入的第一电压Va下降时，电压跟随电路10所输出的第二电压Vb缓慢下降。这种情况下，该电压跟随电路10所输出的第二电压Vb可以为所连接的控制单元提供控制所需要的高电平信号。

本申请实施例提供的电流采样装置，既可以采集到采样电流Iac的峰值，又可以通过充放电单元140对峰值电压进行均分。也就是说，该电流采样电路20，通过电压跟随电路10，可以对将正弦波的第一电压Va转换为类似三角形的第二电压Vb。如此，电流采样电路20既可以用于控制采样等功能，又可以用于峰值电流保护等功能，使电流采样电路20的用途更加广泛。

本申请实施例提供的电流采样装置，既可以完成峰值附近的平均电流采样，又能快速捕捉上升的电流进行采样快速保护，且使用第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3作为第一压降单元110、第二压降单元120和第三压降单元130可以对二极管的非线性进行很好的补偿。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压跟随电路，其特征在于，包括：第一电阻、第一压降单元、第二压降单元和第三压降单元，所述第一压降单元、所述第二压降单元和所述第三压降单元的压降均相同；

所述第一电阻的第一端与第一电压端连接；

所述第一压降单元的第一端、所述第二压降单元的第一端和所述第三压降单元第一端均与所述第一电阻的第二端连接；

所述第一压降单元的第二端用于输入第一电压，所述第二压降单元的第二端用于输出第二电压，所述第三压降单元的第二端用于与第二电压端连接，所述第二电压端的电压小于所述第一电压端的电压。

2.如权利要求1所述的电压跟随电路，其特征在于，所述电压跟随电路还包括：充放电单元；

所述充放电单元的第一端与所述第二压降单元的第二端连接，所述充放电单元的第二端与地线连接。

3.如权利要求2所述的电压跟随电路，其特征在于，所述充放电单元包括：第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端与所述第二压降单元的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述地线连接；

所述第一电容的第一极板与所述第二压降单元的第二端连接，所述第一电容的第二极板与所述地线连接。

4.如权利要求1所述的电压跟随电路，其特征在于，所述第一压降单元包括第一二极管，所述第二压降单元包括第二二极管，所述第三压降单元包括第三二极管，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管的参数相同；

所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极和所述第三二极管的阳极均与所述第一电阻的第二端连接；

所述第一二极管的阴极用于输入所述第一电压，所述第二二极管的阴极用于输出所述第二电压，所述第三二极管的阴极用于与所述第二电压端连接。

5.如权利要求1所述的电压跟随电路，其特征在于，所述第二电压端的电压的两倍小于所述第一电压端的电压。

6.一种电流采样电路，其特征在于，包括：电流互感单元、整流单元、采样单元和如权利要求1至5任意一项所述的电压跟随电路；

所述电流互感单元的输入端用于输入采样电流，所述电流互感单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述第一压降单元的第二端连接；

所述采样单元的第一端与所述整流单元的输出端连接，所述采样单元的第二端与地线连接，所述采样单元用于将所述整流单元输出的电流信号转换为所述第一电压。

7.如权利要求6所述的电流采样电路，其特征在于，所述采样单元包括：第三电阻和第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述整流单元的输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述地线连接；

所述第二电容的第一极板与所述整流单元的输出端连接，所述第二电容的第二极板与所述地线连接。

8.如权利要求6所述的电流采样电路，其特征在于，所述电流互感单元包括：铁芯、原边线圈和副边线圈；

所述铁芯呈闭合的环形，所述原边线圈和所述副边线圈均缠绕于所述铁芯上；所述原边线圈用于输入采样电流，所述副边线圈与所述整流单元的输入端连接。

9.如权利要求8所述的电流采样电路，其特征在于，所述整流单元包括：第四二极管、第五二极管、第六二极管和第七二极管；

所述第四二极管的阳极与所述副边线圈的第一端连接，所述第四二极管的阴极与所述第一压降单元的第二端连接；

所述第五二极管的阳极与所述副边线圈的第二端连接，所述第五二极管的阴极与所述第一压降单元的第二端连接；

所述第六二极管的阳极与所述地线连接，所述第六二极管的阴极与所述副边线圈的第一端连接；

所述第七二极管的阳极与所述地线连接，所述第七二极管的阴极与所述副边线圈的第二端连接。

10.一种电流采样装置，其特征在于，包括如权利要求6至9任意一项所述的电流采样电路。

Images