[發明專利]一種智能電表的高精度電流采樣電路

有效

• 申請號: 201310408077.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103412168A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 潘建華;朱世林;李香;郎干勇;徐振偉;吳靜;王應嬈
• 申請（專利權）人: 揚州市萬泰電器廠有限公司
• 主分類號: G01R15/08
• 分類號: G01R15/08;G01R19/15;G01R11/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 周全

技術領域

本發明涉及電能表的電能計量領域，尤其涉及對家庭、辦公、工業用智能電表計量電流采樣電路的改進。

背景技術

智能電能表作為電能計量和電費結算的計量產品，要求產品具有穩定精確的計量性能，保證用電、供電雙方的利益不受損害。目前電能表的電流范圍要求不斷提高，目前常用的方案采用的是采用寬量程計量芯片或SOC(System?on?Chip)方案。現有技術中分流器電流采樣電路如圖6所示，現有技術中互感器電流采樣電路如圖7所示，由于受到計量芯片動態范圍的制約，都不能保證在整個電流范圍內的高精度測量，無法滿足超大電流和極小電流同時進行精確測量的要求。針對這一問題，中國專利CN102809678?A、中國專利CN102426290?A都提出了改進設計方法，但實現方法都比較復雜，實際使用中并不現實，主要有以下幾個方面原因：（1）由于國家電網公司制定了各種電能表的型式規范，電能表的外部尺寸和形狀不能改變，因此不可能允許增加太多電路，上述專利都存在這一問題；（2）由于國家電網公司實行電能表統一招標采購，通過四年的招標采購，電能表的采購價格已經基本穩定，增加幾元錢的成本即會造成因投標價過高而無法中標或投標價適當使中標后無利潤，因此不可能允許增加太多電路，上述專利同樣都存在這一問題；（3）在電壓采樣和電流采樣電路前增加太多電路不僅反而可能會降低采樣精度，而且可能也會帶來電磁兼容方面的問題，上述專利同樣都存在這一問題；（4）由于計量芯片或SOC方案中MCU的計量單元電流采集通道有限，因此也不允許通過不同采集端對電流按大小進行分段采集以提高采集精度，中國專利CN102426290?A就存在這一問題。

發明內容

本發明即是為了克服以上的不足，提出了一種電路結構簡單，便于封裝，生產成本低的智能電表的高精度電流采樣電路。

本發明的技術方案是：所述智能電表包括MCU，所述MCU內設差分放大器組，所述差分放大器組包括采集火線電流的差分放大器一和采集零線電流的差分放大器二；與所述差分放大器一和差分放大器二分別連接有寬計量電流采樣電路。

所述寬計量電流采樣電路為分流器電流采樣電路，所述分流器電流采樣電路包括分流器CM、電阻R1、電阻R2、電容C1、電容C2、模擬開關K1、模擬開關K2、模擬開關K3和模擬開關K4；

所述分流器CM具有分流器接口一和分流器接口二，所述分流器接口一后部連接模擬開關K1的進口，所述模擬開關K1的出口分別連接所述電阻R1和模擬開關K2，所述電阻R1出口分別連接電容C1和差分放大器一或二的正輸入端；所述分流器接口二后部連接模擬開關K3的進口，所述模擬開關K3的出口分別連接所述電阻R2和模擬開關K4，所述電阻R2出口分別連接電容C2和差分放大器一或二的負輸入端；

所述模擬開關K2和模擬開關K4的出口相連；所述電容C1和電容C2的出口相連、并接地；

所述模擬開關K1和模擬開關K3的控制端同時接收所述MCU的一個I/O口控制信號以控制通斷；所述模擬開關K2和模擬開關K4的控制端同時接收接收MCU的另一個I/O口控制信號以控制通斷。

所述電阻R1和電阻R2的取值為100-1000Ω，電容C1和電容C2的取值為33-100nF，模擬開關K1、模擬開關K2、模擬開關K3和模擬開關K4的導通阻值為20-25Ω。

所述寬計量電流采樣電路為互感器電流采樣電路，所述互感器電流采樣電路包括電流互感器CT、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2、模擬開關K6和模擬開關K8；

所述電流互感器CT具有互感器接口一和互感器接口二，所述互感器接口一分別連接所述電阻R3、電阻R1和模擬開關K6的進口，所述電阻R1的出口分別連接電容C1和差分放大器一或二的正輸入端；所述互感器接口二分別連接所述電阻R4、電阻R2和模擬開關K8的進口，所述電阻R2的出口分別連接電容C2和差分放大器一或二的負輸入端；

所述電阻R3、電阻R4、模擬開關K6、模擬開關K8、電容C1和電容C2的出口相連接、并接地；

所述模擬開關K6和模擬開關K8的控制端同時接收MCU的另一個I/O口控制信號以控制通斷。

所述電阻R1和電阻R2的取值為100-1000Ω，電容C1和電容C2的取值為33-100nF，電阻R3和電阻R4的取值為1-5.1Ω，所述模擬開關K7和模擬開關K8的導通阻值為1-5.1Ω。

在所述電阻R1和模擬開關K6進口的前端、所述電阻R3進口的后端串接有模擬開關K5；