电源行业电流采样方案介绍-PART 2 常见方案

对于电源行业，电流采样对控制与保护至关重要。本专栏基于笔者的电流采样知识体系与项目实践，从概要介绍到计算仿真再到项目实践，尽可能真实地表达出个人的理解，欢迎大家交流与指正。

本文是关于五种常见采样方案的一个概要性介绍，目录如下。

目录

电阻采样方案

电流互感器采样方案

霍尔效应电流传感器采样方案

罗氏线圈电流采样方案

磁阻效应电流传感器采样方案

磁通门电流传感器采样方案

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电阻采样方案

原理：基于欧姆定律，让被测电流通过一个已知阻值的采样电阻 ，在电阻两端产生与电流成正比的电压降 ，通过测量该电压降来获取电流值。

电路结构：采样电阻通常串联在被测电流回路中，其两端电压通过差分放大器进行放大，以提高抗干扰能力。放大器输出的电压信号可直接接入模数转换器（ADC）进行数字化处理，最终由微控制器（MCU）计算出电流值 。

优点：

1）成本低：采样电阻是常见且价格低廉的元件，整体电路结构简单，无需复杂的专用芯片。

2）精度较高：选择高精度的采样电阻和放大器，可实现较高的测量精度，适用于对成本敏感且精度要求不是极高的一般工业和消费类应用 。

缺点：

1）功耗较大：采样电阻会消耗一定的功率（），对于大电流应用，功耗问题较为突出。

2）存在一定的插入损耗：采样电阻的接入会对原电路产生一定的影响，可能改变电路的工作状态。

应用场景：常用于一般的电机驱动控制、电池充放电管理、消费电子设备的电源管理等场景，如手机充电器的电流检测，在新能源（光储充等）电源产品中也获得了广泛应用。

电流互感器采样方案

原理：利用电磁感应原理，电流互感器的一次绕组流过被测电流 时，会在二次绕组中感应出与一次电流成比例的二次电流  （，Np、Ns 分别为一次、二次绕组匝数），通过测量二次电流来推算一次电流。

电路结构：电流互感器的二次侧连接一个负载电阻 ，将二次电流转换为电压信号，经过信号调理电路（如滤波、放大等）后，送入 ADC 进行数字化处理。

优点：

1）电气隔离性好：一次侧和二次侧之间通过磁场耦合，没有直接的电气连接，可有效隔离高压和大电流，保障测量电路和人员安全，适用于高电压、大电流的电力系统。

2）测量范围宽：能够测量较大范围的电流，从几安培到数千安培甚至更高。

缺点：

1）体积较大：尤其是在测量大电流时，互感器的体积和重量都比较可观，不利于小型化设备的应用。

2）频率响应有限：在高频段，互感器的性能会受到影响，测量精度下降。

应用场景：广泛应用于电力系统的电流监测、工业自动化中