一种采样电路及其系统的制作方法

本发明实施方式涉及电子，特别是涉及一种采样电路及其系统。

背景技术：

1、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。

2、目前对于图腾柱无桥电路的输入电压的采样通常需要用到两个模数转换器(analog to digital converter，adc)，其中一个adc采集输入正极性电压，另一个adc采集输入负极性电压，这无疑增加了芯片成本。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种采样电路，应用于图腾柱无桥电路，所述图腾柱无桥电路包括交流输入电源和输入电感，所述输入电感的一端连接至所述交流输入电源的正极，所述采样电路包括：被配置为采集并输出所述交流输入电源的正极性电压和负极性电压的电压采集模块，所述电压采集模块具有：连接至所述交流输入电源的正极的第一采样端和连接至所述交流输入电源的负极的第二采样端；被配置为响应于所述正极性电压和所述负极性电压输出极性控制信号的极性控制模块，所述信号控制模块的第一输入端连接至所述电压采集模块的第一输出端，所述信号控制模块的第二输入端连接至所述电压采集模块的第二输出端；被配置为响应于采样信号输出第一差分信号和第二差分信号的差分运算模块；信号选通模块，所述信号选通模块由所述极性控制信号控制，选择输出第一差分信号或第二差分信号；所述信号选通模块被配置为当所述极性控制信号为高电平时，选通第一差分信号；当所述极性控制信号为低电平时，选通第二差分信号；被配置为将所述第一差分信号或所述第二差分信号转换为相应的数字信号的模数转换模块，所述模数转换模块的输入端连接至所述信号选通模块的输出端。

2、在一些实施例中，所述电压采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，所述第一电阻的一端连接至所述交流输入电源的正极，所述第一电阻的另一端连接至所述第二电阻的一端形成第一连接点，所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻的一端连接至所述交流输入电源的负极，所述第三电阻的另一端连接至所述第四电阻的一端形成第二连接点，所述第四电阻的另一端接地。

3、在一些实施例中，当所述采样信号为所述正极性电压和所述负极性电压时，所述第一差分信号为第一电压差分信号，所述第二差分信号为第二电压差分信号，所述差分运算模块包括：被配置为响应于所述正极性电压和所述负极性电压输出所述第一电压差分信号的第一差分单元，所述第一差分单元的输入端连接至所述电压采集模块的第一输出端；被配置为响应于所述正极性电压和所述负极性电压输出所述第二电压差分信号的第二差分单元，所述第二差分单元的输入端连接至所述电压采集模块的第二输出端。

4、在一些实施例中，当所述采样信号为所述输入电感的电感电流时，所述第一差分信号为第一电流差分信号，所述第二差分信号为第二电流差分信号，所述差分运算模块包括：被配置为响应于所述电感电流分别输出第一电压和第二电压的电流转换单元，所述电流转换单元的输入端连接至所述输入电感的另一端；被配置为响应于所述第一电压和所述第二电压输出所述第一电流差分信号的第三差分单元，所述第三差分单元的输入端连接至所述电流转换单元的第一输出端；被配置为响应于所述第一电压和所述第二电压输出所述第二电流差分信号的第四差分单元，所述第四差分单元的输入端连接至所述电流转换单元的第二输出端。

5、在一些实施例中，所述第一差分单元为第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接至所述第一连接点，所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第二连接点所述第二差分单元为第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接至所述第二连接点，所述第二运算放大器的反相输入端连接至所述第一连接点。

6、在一些实施例中，所述电流转换单元包括直流输入电源、霍尔传感器、第五电阻、第六电阻和第一电容，其中，所述霍尔传感器的输入端连接至所述输入电感的另一端，所述霍尔传感器的第一输出端输出所述第一电压；所述第五电阻的一端连接至所述霍尔传感器的第二输出端和所述第一电容的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述第六电阻的一端形成第三连接点，所述第三连接点输出所述第二电压；所述第六电阻的另一端连接至所述第一电容的另一端，所述第一电容的一端连接至所述直流输入电源，所述第一电容的另一端接地。

7、在一些实施例中，所述第三差分单元为第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接至所述霍尔传感器的第一输出端，所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第三连接点；所述第四差分单元为第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接至所述第三连接点，所述第二运算放大器的反相输入端连接至所述霍尔传感器的第一输出端。

8、在一些实施例中，所述极性控制模块包括第一比较器和滤波器，其中，所述第一比较器的同相输入端连接至所述第一连接点，所述第一比较器的反相输入端连接至所述第二连接点；所述第一比较器的输出端连接至所述滤波器的输入端。

9、在一些实施例中，所述信号选通模块为单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的控制端连接至所述滤波器的输出端，所述单刀双掷开关的第一输入端连接至所述第一运算放大器的输出端，所述单刀双掷开关的第二输入端连接至所述第二运算放大器的输出端。

10、在一些实施例中，所述模数转换模块包括模数转换器和第二比较器，其中，所述模数转换器的输入端连接至所述单刀双掷开关的输出端；所述第二比较器的同相输入端连接至所述单刀双掷开关的输出端，所述第二比较器的反相输入端连接至参考电压源的输出端。

11、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种采样系统，其特征在于，包括：图腾柱无桥电路，所述图腾柱无桥电路包括交流输入电源和输入电感；以及如上所述的一种采样电路。

12、本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施方式能够实现应用一个adc对图腾柱无桥电路的输入电压进行采样，降低了采样电路的芯片成本以及减少了采样电路的体积。

技术特征：

1.一种采样电路，应用于图腾柱无桥电路，所述图腾柱无桥电路包括交流输入电源和输入电感，所述输入电感的一端连接至所述交流输入电源的正极，其特征在于，所述采样电路包括：

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述采样信号为所述正极性电压和所述负极性电压时，所述第一差分信号为第一电压差分信号，所述第二差分信号为第二电压差分信号，所述差分运算模块包括：

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述采样信号为所述输入电感的电感电流时，所述第一差分信号为第一电流差分信号，所述第二差分信号为第二电流差分信号，所述差分运算模块包括：

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一差分单元为第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接至所述第一连接点，所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第二连接点；

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电流转换单元包括直流输入电源、霍尔传感器、第五电阻、第六电阻和第一电容，其中，

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第三差分单元为第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端连接至所述霍尔传感器的第一输出端，所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述第三连接点；

8.根据权利要求5-7任一项所述的电路，其特征在于，所述极性控制模块包括第一比较器和滤波器，其中，

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述信号选通模块为单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的控制端连接至所述滤波器的输出端，所述单刀双掷开关的第一输入端连接至所述第一运算放大器的输出端，所述单刀双掷开关的第二输入端连接至所述第二运算放大器的输出端。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述模数转换模块包括模数转换器和第二比较器，其中，

11.一种采样系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明实施方式公开了一种采样电路及其系统，该采样电路应用于图腾柱无桥电路，该采样电路包括：被配置为采集并输出交流输入电源的正极性电压和负极性电压的电压采集模块；被配置为响应于正极性电压和负极性电压输出极性控制信号的极性控制模块；被配置为响应于采样信号输出第一差分信号和第二差分信号的差分运算模块；被配置为由所述极性控制信号控制选择输出第一差分信号或第二差分信号的信号选通模块；被配置为将第一差分信号或第二差分信号转换为相应的数字信号的模数转换模块。通过上述方式，本发明实施方式能够实现应用一个ADC对图腾柱无桥电路的输入电压进行采样，降低了采样电路的芯片成本以及减少了采样电路的体积。

技术研发人员：谢仁践,易敏,刘翔,冯腾
受保护的技术使用者：深圳慧能泰半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13