一種圖騰柱無橋電路及其系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型涉及電流采樣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圖騰柱無橋電路及圖騰柱無橋電路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，電源的轉(zhuǎn)換效率是非常重要的。寬禁帶功率半導(dǎo)體，如氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)，由于其出色的開關(guān)特性和不斷提升的品質(zhì)，近期逐漸得到了電力轉(zhuǎn)換應(yīng)用的青睞。得益于氮化鎵和碳化硅的優(yōu)點(diǎn)，圖騰柱無橋(Totem-Pole Bridgeless)電路作為無橋電路的一種，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在近年來越來越受到普遍的應(yīng)用。

在圖騰柱無橋電路中，一個(gè)主要的挑戰(zhàn)在于對(duì)電感電流的采樣從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)管的控制時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正等功能。如圖1所示，傳統(tǒng)的采樣方式是通過霍爾傳感器直接采樣電感電流，并且將采集到的電感電流傳輸給控制單元。但是，霍爾傳感器體積大，價(jià)格昂貴，導(dǎo)致圖騰柱無橋電路的體積過大而使其應(yīng)用范圍所制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例目的旨在提供一種圖騰柱無橋電路及圖騰柱無橋電路系統(tǒng)，其解決了現(xiàn)有圖騰柱無橋電路存在著體積過大的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：

在第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路，包括并聯(lián)于第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第二并聯(lián)連接點(diǎn)之間的第一橋臂單元和第二橋臂單元，所述第一橋臂單元包括同向串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管之間的連接點(diǎn)為第一串聯(lián)連接點(diǎn)，所述第二橋臂單元包括同向串聯(lián)的第一二極管和第二二極管，所述第一二極管和第二二極管之間的連接點(diǎn)為第二串聯(lián)連接點(diǎn)，所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第二并聯(lián)連接點(diǎn)之間還用于并聯(lián)負(fù)載單元，所述第一串聯(lián)連接點(diǎn)和第二串聯(lián)連接點(diǎn)之間還用于連接電源和電感，所述電源和電感串聯(lián)，所述圖騰柱無橋電路還包括第一電流互感器電路、第二電流互感器電路及采樣電阻；所述第一電流互感器電路連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和所述第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，并且和所述第一開關(guān)管串聯(lián)；所述第二電流互感器電路連接在所述第二并聯(lián)連接點(diǎn)和所述第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，并且和所述第二開關(guān)管串聯(lián)；所述第一電流互感器電路的輸出端及第二電流互感器電路的輸出端共用第一連接點(diǎn)，所述采樣電阻的一端和所述第一連接點(diǎn)連接，另一端接地。

可選地，所述圖騰柱無橋電路還包括第三電流互感器電路，其連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第二并聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第三電流互感器電路的輸出端共用所述第一連接點(diǎn)。

可選地，所述第一電流互感器電路包括第一電流互感器、第一復(fù)位電阻、第三二極管及第一采樣開關(guān)；所述第一采樣開關(guān)包括第一輸入端、第一輸出端及第一控制端；所述第一電流互感器包括第一原邊繞組和第一副邊繞組，所述第一原邊繞組連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第一副邊繞組的一端分別與所述第一復(fù)位電阻的一端和所述第一二極管的正極連接，所述第一復(fù)位電阻的另一端接地，所述第三二極管的負(fù)極和所述第一采樣開關(guān)的第一輸入端連接，所述第一采樣開關(guān)的第一輸出端為所述第一連接點(diǎn)，所述第一控制端用于輸入第一控制信號(hào)。

可選地，所述第二電流互感器電路包括第二電流互感器、第二復(fù)位電阻、第四二極管及第二采樣開關(guān)；所述第二采樣開關(guān)包括第二輸入端、第二輸出端及第二控制端；所述第二電流互感器包括第二原邊繞組和第二副邊繞組，所述第二原邊繞組連接在所述第二并聯(lián)連接點(diǎn)和第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第二副邊繞組的一端分別與所述第二復(fù)位電阻的一端和所述第四二極管的正極連接，所述第二復(fù)位電阻的另一端接地，所述第四二極管的負(fù)極和所述第二采樣開關(guān)的第二輸入端連接，所述第二采樣開關(guān)的第二輸出端為所述第一連接點(diǎn)，所述第二控制端用于輸入第二控制信號(hào)。

可選地，所述第一電流互感器電路包括第三電流互感器、第三復(fù)位電阻、第五二極管及第三采樣開關(guān)；所述第三采樣開關(guān)包括第三輸入端、第三輸出端及第三控制端；所述第三電流互感器包括第三原邊繞組和第三副邊繞組，所述第三原邊繞組連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第三副邊繞組的一端分別和所述第三復(fù)位電阻的一端、所述第五二極管的正極及所述第三采樣開關(guān)的第三輸入端連接，所述第三復(fù)位電阻的另一端接地，所述第五二極管的負(fù)極和所述第一連接點(diǎn)連接，所述第三采樣開關(guān)的第三輸出端接地，所述第三控制端用于輸入第三控制信號(hào)。

可選地，所述第一電流互感器電路還包括第六二極管；所述第三采樣開關(guān)為第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為所述第三輸入端，源極為所述第三輸出端，柵極為所述第三控制端；所述第六二極管的正極和所述第五二極管的正極連接，所述第六二極管的負(fù)極和所述第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，源極接地。

可選地，所述第二電流互感器電路包括第四電流互感器、第四復(fù)位電阻、第七二極管及第四采樣開關(guān)；所述第四采樣開關(guān)包括第四輸入端、第四輸出端及第四控制端；所述第二電流互感器包括第四原邊繞組和第四副邊繞組，所述第四原邊繞組連接在所述第二并聯(lián)連接點(diǎn)和第一串聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第四副邊繞組的一端分別和所述第四復(fù)位電阻的一端、所述第七二極管的正極及所述第四采樣開關(guān)的第四輸入端連接，所述第四復(fù)位電阻的另一端接地，所述第七二極管的負(fù)極和所述第一連接點(diǎn)連接，所述第四采樣開關(guān)的第四輸出端接地，所述第四控制端用于輸入第四控制信號(hào)。

可選地，所述第二電流互感器電路還包括第八二極管；所述第四采樣開關(guān)為第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為所述第四輸入端，源極為所述第四輸出端，柵極為所述第四控制端；所述第八二極管的正極和所述第七二極管的正極連接，所述第八二極管的負(fù)極和所述第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，源極接地。

可選地，所述第三電流互感器電路包括第五電流互感器、第五復(fù)位電阻及第九二極管；所述第五電流互感器包括第五原邊繞組和第五副邊繞組，所述第五原邊繞組連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第二并聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第五副邊繞組的一端分別與所述第五復(fù)位電阻的一端和所述第九二極管的正極連接，所述第五復(fù)位電阻的另一端接地，所述第九二極管的負(fù)極和所述第一連接點(diǎn)連接。

在第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)，所述圖騰柱無橋電路系統(tǒng)包括上述的圖騰柱無橋電路，還包括控制單元；所述控制單元包括第五控制端、第六控制端、第七控制端、第一控制輸出端、第二控制輸出端、第三控制輸出端及第四控制輸出端，所述第五控制端用于采樣所述電源的兩端電壓，所述第六控制端和所述第一連接點(diǎn)連接并且用于采樣所述采樣電阻的兩端電壓，所述第七控制端和所述負(fù)載單元的輸入端連接并且用于采樣所述圖騰柱無橋電路的輸出電壓，所述第一控制輸出端和所述第一電流互感器電路連接，所述第二控制輸出端和所述第二電流互感器電路連接，所述第三控制輸出端和所述第一開關(guān)管連接，所述第四控制輸出端和所述第二開關(guān)管連接。

可選地，所述圖騰柱無橋電路還包括第三電流互感器電路，其連接在所述第一并聯(lián)連接點(diǎn)和第二并聯(lián)連接點(diǎn)之間，所述第三電流互感器電路的輸出端共用所述第一連接點(diǎn)。

在本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電源工作在交流電的正半周時(shí)，第一電流互感器電路未對(duì)流過電感的電流進(jìn)行采樣，并且在第二開關(guān)管閉合和第一開關(guān)管斷開時(shí)，第二電流互感器電路采集流過第二開關(guān)管的第一電流，并且使采集后的電流流過采樣電阻。當(dāng)電源工作在交流電的負(fù)半周時(shí)，第二電流互感器電路未對(duì)流過電感的電流進(jìn)行采樣，并且在第二開關(guān)管斷開和第一開關(guān)管閉合時(shí)，第一電流互感器電路采集流過第一開關(guān)管的第二電流，并且使采集后的電流流過采樣電阻。因此，其無需采用大體積并且昂貴的霍爾傳感器，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采集，從而降低產(chǎn)品的成本和體積。

附圖說明

一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例通過與之對(duì)應(yīng)的附圖中的圖片進(jìn)行示例性說明，這些示例性說明并不構(gòu)成對(duì)實(shí)施例的限定，附圖中具有相同參考數(shù)字標(biāo)號(hào)的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構(gòu)成比例限制。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的時(shí)序圖；

圖5a至圖5d是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的工作狀態(tài)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a是圖4所示的本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種第一電流互感器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7b是圖4所示的本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種第二電流互感器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8a是圖6所示的本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種第一電流互感器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8b是圖6所示的本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供一種第二電流互感器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例提供另一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本實(shí)用新型本實(shí)用新型實(shí)施例提供又另一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，圖騰柱無橋電路10包括第一橋臂單元101、第二橋臂單元102、第一電流互感器電路103、第二電流互感器電路104及采樣電阻RS。第一橋臂單元101和第二橋臂單元102并聯(lián)于第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第二并聯(lián)連接點(diǎn)52之間，第一橋臂單元101包括同向串聯(lián)的第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2，第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2之間的連接點(diǎn)為第一串聯(lián)連接點(diǎn)61，第二橋臂單元102包括同向串聯(lián)的第一二極管D1和第二二極管D2，第一二極管D1和第二二極管D2之間的連接點(diǎn)為第二串聯(lián)連接點(diǎn)62，第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第二并聯(lián)連接點(diǎn)52之間還用于并聯(lián)負(fù)載單元70，第一串聯(lián)連接點(diǎn)61和第二串聯(lián)連接點(diǎn)62之間還用于連接電源AC1和電感L1，電源AC1和電感L1串聯(lián)。

第一電流互感器電路103連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，并且和第一開關(guān)管Q1串聯(lián)。

第二電流互感器電路104連接在第二并聯(lián)連接點(diǎn)52和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，并且和第二開關(guān)管Q2串聯(lián)。

第一電流互感器電路103的輸出端1031及第二電流互感器電路104的輸出端1041共用第一連接點(diǎn)10A，采樣電阻RS的一端和第一連接點(diǎn)10A連接，另一端接地。

當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周，第二開關(guān)管Q2閉合，第一開關(guān)管Q1斷開時(shí)，第二電流互感器電路104采集流過第二開關(guān)管Q2的第一電流I10，并且使采集后的電流I11流過采樣電阻RS。例如，高電平指示第二開關(guān)管Q2閉合，低電平指示第二開關(guān)管Q2斷開，第二開關(guān)管Q2接收到高電平而閉合，第二電流互感器電路104的原邊繞組采集流過第二開關(guān)管Q2的第一電流I10，并且在副邊繞組輸出采集后的電流I11，并且使采集后的電流I11流過采樣電阻RS，此時(shí)外部控制單元通過采樣采樣電阻RS的兩端電壓Vcs而分析出第一電流I10，由于第一電流I10等于流過電感L1的電感電流I_L，因此便可以采集到電源AC1工作在交流電的正半周的電感電流I_L。在電源AC1工作在交流電的正半周的過程中，第一電流互感器電路未對(duì)流過電感L1的電流進(jìn)行采樣。

當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周，第二開關(guān)管Q2斷開，第一開關(guān)管Q1閉合時(shí)，第一電流互感器電路103采集流過第一開關(guān)管Q1的第二電流I20，并且使采集后的電流I21流過采樣電阻RS。同理可得，第一電流互感器電路103可以采集到電源AC1工作在交流電的負(fù)半周的電感電流I_L。在電源AC1工作在交流電的負(fù)半周的過程中，第二電流互感器電路未對(duì)流過電感L1的電流進(jìn)行采樣。

在本實(shí)施例中，由于無需采用大體積并且昂貴的霍爾傳感器，本實(shí)施例的圖騰柱無橋電路便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采集，從而降低產(chǎn)品的成本和體積。

在一些實(shí)施例中，第一開關(guān)管Q1或第二開關(guān)管Q2可以是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET或者絕緣柵型雙極型晶體管IGBT或雙極型晶體管。

在一些實(shí)施例中，如圖3所示，該圖騰柱無橋電路10還包括第三電流互感器電路105，其連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第二并聯(lián)連接點(diǎn)52之間，第三電流互感器電路105的輸出端1051共用第一連接點(diǎn)10A。

當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周，第二開關(guān)管Q2斷開和第一開關(guān)管Q1閉合時(shí)，或者，當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周，第二開關(guān)管Q2閉合和第一開關(guān)管Q1斷開時(shí)，第三電流互感器電路105采集流過負(fù)載單元70的電流I_RL，并且使采集后的電流I₁流過采樣電阻。因此，在交流電的正半周或者負(fù)半周內(nèi)，第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2工作在互補(bǔ)開通的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)各個(gè)電流互感器電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采樣。

在一些實(shí)施例中，如圖4所示，第一電流互感器電路103包括第一電流互感器CT1、第一復(fù)位電阻R1、第三二極管D3及第一采樣開關(guān)S1。第一采樣開關(guān)S1包括第一輸入端1a、第一輸出端1b及第一控制端1c。第一電流互感器CT1包括第一原邊繞組和第一副邊繞組，第一原邊繞組連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，第一副邊繞組的一端分別與第一復(fù)位電阻R1的一端和第三二極管D3的正極連接，第一復(fù)位電阻R1的另一端接地，第三二極管D3的負(fù)極和第一采樣開關(guān)S1的第一輸入端1a連接，第一采樣開關(guān)S1的第一輸出端1b為第一連接點(diǎn)10A，第一控制端1c用于輸入第一控制信號(hào)CS1_EN。

請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4。第二電流互感器電路104包括第二電流互感器CT2、第二復(fù)位電阻R2、第四二極管D4及第二采樣開關(guān)S2。第二采樣開關(guān)S2包括第二輸入端2a、第二輸出端2b及第二控制端2c。第二電流互感器CT2包括第二原邊繞組和第二副邊繞組，第二原邊繞組連接在第二并聯(lián)連接點(diǎn)52和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，第二副邊繞組的一端分別與第二復(fù)位電阻R2的一端和第四二極管D4的正極連接，第二復(fù)位電阻R2的另一端接地，第四二極管D4的負(fù)極和第二采樣開關(guān)S2的第二輸入端2a連接，第二采樣開關(guān)S2的第二輸出端2b為第一連接點(diǎn)10A，第二控制端2c用于輸入第二控制信號(hào)CS2_EN。

請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4。第三電流互感器電路105包括第五電流互感器CT5、第五復(fù)位電阻R5及第九二極管D9。第五電流互感器CT5包括第五原邊繞組和第五副邊繞組，第五原邊繞組連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第二并聯(lián)連接點(diǎn)52之間，第五副邊繞組的一端分別與第五復(fù)位電阻R5的一端和第九二極管D9的正極連接，第五復(fù)位電阻R5的另一端接地，第九二極管D9的負(fù)極和第一連接點(diǎn)10A連接。

當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周時(shí)，第一控制信號(hào)CS1_EN控制第一采樣開關(guān)S1處于斷開狀態(tài)。當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周時(shí)，所述第一控制信號(hào)CS1_EN控制第一采樣開關(guān)S1處于閉合狀態(tài)。當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周時(shí)，第二控制信號(hào)CS2_EN控制第二采樣開關(guān)S2處于閉合狀態(tài)。當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周時(shí)，第二控制信號(hào)CS2_EN控制第二采樣開關(guān)S2處于斷開狀態(tài)。

以下是本實(shí)用新型實(shí)施例圖騰柱無橋電路的工作原理：

請(qǐng)一并參閱圖5和圖5a。當(dāng)電源AC1輸入的為交流電的正半周時(shí)：第二開關(guān)管Q2為主動(dòng)管，第一開關(guān)管Q1是續(xù)流管，工作在互補(bǔ)開通狀態(tài)。當(dāng)G_S1是低電平，G_S2是高電平時(shí)，第一采樣開關(guān)S1斷開，第二采樣開關(guān)S2閉合，此時(shí)第一電流互感器電路103處于不工作狀態(tài)。

請(qǐng)一并參閱圖5和圖5a。當(dāng)G_Q2是高電平，G_Q1是低電平時(shí)，第二開關(guān)管Q2閉合，第一開關(guān)管Q1斷開。電流通過電源AC1的正向端流向電感L1、第二互感器CT2、第二開關(guān)管Q2、第四開關(guān)管Q4再流回電源AC1的負(fù)向端。電感L1工作在儲(chǔ)存能量狀態(tài)，電源AC1對(duì)電感L1儲(chǔ)能。第二電流互感器CT2的原邊繞組流過正向電流，第二電流互感器CT2的副邊繞組也流過正向電流I_Q2。第二電流互感器CT2的副邊繞組、第二二極管D2、第二采樣開關(guān)S2組成整流回路，采集正向電流I_Q2。此時(shí)第一開關(guān)管Q1關(guān)斷。第三電流互感器CT3的原邊繞組沒有流過電流，第三電流互感器CT3的副邊繞組、第三復(fù)位電阻R3形成復(fù)位回路。同時(shí)，負(fù)載單元70的負(fù)載電容C1對(duì)負(fù)載電阻RL放電。采樣電阻RS的兩端電壓Vcs如圖5所示。

請(qǐng)一并參閱圖5和圖5b。當(dāng)G_Q2是低電平，G_Q1是高電平時(shí)，第二開關(guān)管Q2斷開，第一開關(guān)管Q1閉合時(shí)，第二電流互感器CT2的原邊繞組沒有流過電流，第二電流互感器CT2的副邊繞組、第二復(fù)位電阻R2形成復(fù)位回路。此時(shí)第一開關(guān)管Q1閉合，電流通過AC的正向端流向電感L1、第一開關(guān)管Q1、第一電流互感器CT1、第三電流互感器CT5、負(fù)載單元70、第四開關(guān)管S4再流回電源AC1的負(fù)向端。電感L1工作在釋放能量狀態(tài)，對(duì)負(fù)載單元釋放能量，負(fù)載電容工作在充電狀態(tài)。第三電流互感器CT5的原邊繞組流過正向電流，第三電流互感器CT5的副邊繞組也流過正向電流。則第三電流互感器CT5的副邊繞組、第五二極管D3組成整流回路，采集正向電流信號(hào)。

當(dāng)電源AC1輸入的為交流電的負(fù)半周時(shí)：

第一開關(guān)管Q1為主動(dòng)管，第二開關(guān)管Q2是續(xù)流管，工作在互補(bǔ)開通狀態(tài)。當(dāng)G_S1是高電平，G_S2是低電平時(shí)，第一采樣開關(guān)S1閉合，第二采樣開關(guān)S2斷開，此時(shí)第二電流互感器電路104處于不工作狀態(tài)。

請(qǐng)一并參閱圖5和圖5c。當(dāng)G_Q2是低電平，G_Q1是高電平時(shí)，第一開關(guān)管Q1閉合，第二開關(guān)管Q2斷開。電流通過電源AC1的負(fù)向端流向第三開關(guān)管S3、第一互感器CT1、第一開關(guān)管Q1、電感L1再流回電源AC1的正向端。電感L1工作在儲(chǔ)存能量狀態(tài)，電源AC1對(duì)電感L1儲(chǔ)能。第一電流互感器CT1的原邊繞組流過正向電流，第一電流互感器CT1的副邊繞組也流過正向電流I_Q1。則第一電流互感器CT1的副邊繞組、第一二極管D1、第一采樣開關(guān)S1組成整流回路，采集正向電流信號(hào)I_Q1。第三電流互感器CT5的原邊繞組沒有流過電流，第三電流互感器CT5的副邊繞組、第三復(fù)位電阻R3形成復(fù)位回路。同時(shí)，負(fù)載電容C1對(duì)負(fù)載電阻RL放電。

請(qǐng)一并參閱圖5和圖5d。當(dāng)G_Q2是高電平，G_Q1是低電平時(shí)，第二開關(guān)管Q2閉合，第一開關(guān)管Q1斷開時(shí)，第一電流互感器CT1的原邊繞組沒有流過電流，第一電流互感器CT1的副邊繞組、第一復(fù)位電阻R1形成復(fù)位回路。此時(shí)第二開關(guān)管Q2開通，電流通過AC的負(fù)向端流向第三開關(guān)管Q3、第三電流互感器CT3、負(fù)載單元70、第二開關(guān)管Q2、第二互感器CT2、電感L1、再流回電源AC1的正向端。電感L1工作在釋放能量狀態(tài)，對(duì)負(fù)載單元釋放能量，負(fù)載電容C1工作在充電狀態(tài)。第三電流互感器CT5的原邊繞組流過正向電流，第三電流互感器CT5的副邊繞組也流過正向電流。第三電流互感器CT3的副邊繞組、第七二極管D7組成整流回路，采集正向電流信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，如圖6所示，圖6所示的圖騰柱無橋電路和圖4所示的圖騰柱無橋電路的區(qū)別點(diǎn)在于：

第一電流互感器電路103包括第三電流互感器CT3、第三復(fù)位電阻R3、第五二極管D5及第三采樣開關(guān)S3。第三采樣開關(guān)S3包括第三輸入端3a、第三輸出端3b及第三控制端3c。第三電流互感器CT3包括第三原邊繞組和第三副邊繞組，第三原邊繞組連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，第三副邊繞組的一端分別和第三復(fù)位電阻R3的一端、第五二極管D5的正極及第三采樣開關(guān)S3的第三輸入端3a連接，第三復(fù)位電阻R3的另一端接地，第五二極管D5的負(fù)極和第一連接點(diǎn)10A連接，第三采樣開關(guān)S3的第三輸出端3b接地，第三控制端3c用于輸入第三控制信號(hào)CS1_DIS。當(dāng)電源工作在交流電的正半周時(shí)，第三控制信號(hào)CS1_DIS控制第三采樣開關(guān)S3處于閉合狀態(tài)。當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周時(shí)，第三控制信號(hào)CS1_DIS控制第三采樣開關(guān)S3處于斷開狀態(tài)。

第二電流互感器電路104包括第四電流互感器CT4、第四復(fù)位電阻R4、第七二極管D7及第四采樣開關(guān)S4。第四采樣開關(guān)S4包括第四輸入端4a、第四輸出端4b及第四控制端4c。第二電流互感器CT4包括第四原邊繞組和第四副邊繞組，第四原邊繞組連接在第二并聯(lián)連接點(diǎn)52和第一串聯(lián)連接點(diǎn)61之間，第四副邊繞組的一端分別和第四復(fù)位電阻R4的一端、第七二極管D7的正極及第四采樣開關(guān)S4的第四輸入端4a連接，第四復(fù)位電阻R4的另一端接地，第七二極管D7的負(fù)極和第一連接點(diǎn)10A連接，第四采樣開關(guān)S4的第四輸出端4b接地，第四控制端4c用于輸入第四控制信號(hào)CS2_DIS。當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周時(shí)，第四控制信號(hào)CS2_DIS控制第四采樣開關(guān)S4處于斷開狀態(tài)。當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周時(shí)，第四控制信號(hào)CS2_DIS控制第四采樣開關(guān)S4處于閉合狀態(tài)。

在一些實(shí)施例中，第一電流互感器電路103或第二電流互感器電路104的采樣開關(guān)還可以采用絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET或者絕緣柵型雙極型晶體管IGBT或雙極型晶體管。如圖7a和圖7b所示，第一采樣開關(guān)S1和第二采樣開關(guān)S2為N溝道MOSFET。

在一些實(shí)施例中，如圖8a所示，圖8a所示的圖騰柱無橋電路和圖6所示的圖騰柱無橋電路的區(qū)別點(diǎn)在于：

第一電流互感器電路103還包括第六二極管D6。第三采樣開關(guān)S3為第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為第三輸入端3a，源極為第三輸出端3b，柵極為第三控制端3c。第六二極管D6的正極和第五二極管D5的正極連接，第六二極管D6的負(fù)極和第一N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，源極接地。

如圖8b所示，第二電流互感器電路104還包括第八二極管D8。第四采樣開關(guān)S4為第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為第四輸入端4a，源極為第四輸出端4b，柵極為第四控制端4c。第八二極管D8的正極和第七二極管D7的正極連接，第八二極管D8的負(fù)極和第二N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，源極接地。

在一些實(shí)施例中，如圖4所示，可以通過第三二極管D3、第四二極管D4、第九二極管D9的極性進(jìn)行對(duì)調(diào)，同時(shí)把第一電流互感器CT1、第二電流互感器CT2、第三電流互感器CT5的同名端極性進(jìn)行對(duì)調(diào)，實(shí)現(xiàn)采樣電阻RS上獲得負(fù)電流，然后通過反相電路轉(zhuǎn)成正向電路，以便檢測(cè)出采樣電阻RS的兩端電壓和進(jìn)一步得到電感電流。

作為本實(shí)用新型實(shí)施例的又一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)。圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種圖騰柱無橋電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，圖騰柱無橋電路系統(tǒng)90包括上述的圖騰柱無橋電路10和控制單元20?？刂茊卧?0包括第五控制端Vac、第六控制端Vcs、第七控制端Vout、第一控制輸出端CS1_EN、第二控制輸出端CS2_EN、第三控制輸出端GATE_Q1及第四控制輸出端GATE_Q2。第五控制端Vac用于采樣電源AC1的兩端電壓，其中，在通過第五控制端Vac輸入控制單元20之前，可以對(duì)電源AC1的兩端電壓進(jìn)行信號(hào)處理，使之符合期望輸出電壓信號(hào)，并且將該電壓信號(hào)加載于第五控制端Vac。第六控制端Vcs和第一連接點(diǎn)10A連接并且用于采樣采樣電阻RS的兩端電壓，第七控制端Vout和負(fù)載單元70的輸入端701連接并且用于采樣圖騰柱無橋電路10的輸出電壓，第一控制輸出端CS1_EN和第一電流互感器電路103連接，第二控制輸出端CS2_EN和第二電流互感器電路104連接，第三控制輸出端GATE_Q1和第一開關(guān)管Q1連接，第四控制輸出端GATE_Q2和第二開關(guān)管Q2連接。

控制單元20根據(jù)采樣到的電源AC1的兩端電壓、采樣電阻RS的兩端電壓及圖騰柱無橋電路10的輸出電壓，控制第一電流互感器電路103、第二電流互感器電路104、第一開關(guān)管Q1及第二開關(guān)管Q2的工作狀態(tài)。

控制單元20可以是由通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、分立門或晶體管邏輯、分立的硬件組件或者這些部件的任何組合。還有，處理器還可以是任何傳統(tǒng)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器也可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器結(jié)合DSP核、或任何其它這種配置。

在本實(shí)施例中，由于無需采用大體積并且昂貴的霍爾傳感器，本實(shí)施例的圖騰柱無橋電路系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采集，從而降低產(chǎn)品的成本和體積。

在一些實(shí)施例中，如圖10和圖11所示，圖騰柱無橋電路10還包括第三電流互感器電路105，其連接在第一并聯(lián)連接點(diǎn)51和第二并聯(lián)連接點(diǎn)52之間，第三電流互感器電路105的輸出端共用第一連接點(diǎn)10A。當(dāng)電源AC1工作在交流電的正半周，第二開關(guān)管Q2斷開和第一開關(guān)管Q1閉合時(shí)，或者，當(dāng)電源AC1工作在交流電的負(fù)半周，第二開關(guān)管Q2閉合和第一開關(guān)管Q1斷開時(shí)，第三電流互感器電路105用于采集流過負(fù)載單元70的電流，并且使采集后的電流流過采樣電阻RS。

由于圖騰柱無橋電路系統(tǒng)90的圖騰柱無橋電路10是基于如圖1至圖8所示的圖騰柱無橋電路的構(gòu)思，在內(nèi)容不相互沖突的前提下，圖騰柱無橋電路系統(tǒng)90的圖騰柱無橋電路10可以引用如圖1至圖8所示的圖騰柱無橋電路，在此不贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；在本實(shí)用新型的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本實(shí)用新型的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明，它們沒有在細(xì)節(jié)中提供；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本申請(qǐng)各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。