[发明专利]一种智能电表的高精度电流采样电路

说明书

技术领域

本发明涉及电能表的电能计量领域，尤其涉及对家庭、办公、工业用智能电表计量电流采样电路的改进。

背景技术

智能电能表作为电能计量和电费结算的计量产品，要求产品具有稳定精确的计量性能，保证用电、供电双方的利益不受损害。目前电能表的电流范围要求不断提高，目前常用的方案采用的是采用宽量程计量芯片或SOC(System on Chip)方案。现有技术中分流器电流采样电路如图6所示，现有技术中互感器电流采样电路如图7所示，由于受到计量芯片动态范围的制约，都不能保证在整个电流范围内的高精度测量，无法满足超大电流和极小电流同时进行精确测量的要求。针对这一问题，中国专利CN102809678 A、中国专利CN102426290 A都提出了改进设计方法，但实现方法都比较复杂，实际使用中并不现实，主要有以下几个方面原因：（1）由于国家电网公司制定了各种电能表的型式规范，电能表的外部尺寸和形状不能改变，因此不可能允许增加太多电路，上述专利都存在这一问题；（2）由于国家电网公司实行电能表统一招标采购，通过四年的招标采购，电能表的采购价格已经基本稳定，增加几元钱的成本即会造成因投标价过高而无法中标或投标价适当使中标后无利润，因此不可能允许增加太多电路，上述专利同样都存在这一问题；（3）在电压采样和电流采样电路前增加太多电路不仅反而可能会降低采样精度，而且可能也会带来电磁兼容方面的问题，上述专利同样都存在这一问题；（4）由于计量芯片或SOC方案中MCU的计量单元电流采集通道有限，因此也不允许通过不同采集端对电流按大小进行分段采集以提高采集精度，中国专利CN102426290 A就存在这一问题。

发明内容

本发明即是为了克服以上的不足，提出了一种电路结构简单，便于封装，生产成本低的智能电表的高精度电流采样电路。

本发明的技术方案是：所述智能电表包括MCU，所述MCU内设差分放大器组，所述差分放大器组包括采集火线电流的差分放大器一和采集零线电流的差分放大器二；与所述差分放大器一和差分放大器二分别连接有宽计量电流采样电路。

所述宽计量电流采样电路为分流器电流采样电路，所述分流器电流采样电路包括分流器CM、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、模拟开关K1、模拟开关K2、模拟开关K3和模拟开关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连接模拟开关K1的进口，所述模拟开关K1的出口分别连接所述电阻R1和模拟开关K2，所述电阻R1出口分别连接电容C1和差分放大器一或二的正输入端；所述分流器接口二后部连接模拟开关K3的进口，所述模拟开关K3的出口分别连接所述电阻R2和模拟开关K4，所述电阻R2出口分别连接电容C2和差分放大器一或二的负输入端；

所述模拟开关K2和模拟开关K4的出口相连；所述电容C1和电容C2的出口相连、并接地；

所述模拟开关K1和模拟开关K3的控制端同时接收所述MCU的一个I/O口控制信号以控制通断；所述模拟开关K2和模拟开关K4的控制端同时接收接收MCU的另一个I/O口控制信号以控制通断。

所述电阻R1和电阻R2的取值为100-1000Ω，电容C1和电容C2的取值为33-100nF，模拟开关K1、模拟开关K2、模拟开关K3和模拟开关K4的导通阻值为20-25Ω。

所述宽计量电流采样电路为互感器电流采样电路，所述互感器电流采样电路包括电流互感器CT、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、模拟开关K6和模拟开关K8；

所述电流互感器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别连接所述电阻R3、电阻R1和模拟开关K6的进口，所述电阻R1的出口分别连接电容C1和差分放大器一或二的正输入端；所述互感器接口二分别连接所述电阻R4、电阻R2和模拟开关K8的进口，所述电阻R2的出口分别连接电容C2和差分放大器一或二的负输入端；

所述电阻R3、电阻R4、模拟开关K6、模拟开关K8、电容C1和电容C2的出口相连接、并接地；

所述模拟开关K6和模拟开关K8的控制端同时接收MCU的另一个I/O口控制信号以控制通断。

所述电阻R1和电阻R2的取值为100-1000Ω，电容C1和电容C2的取值为33-100nF，电阻R3和电阻R4的取值为1-5.1Ω，所述模拟开关K7和模拟开关K8的导通阻值为1-5.1Ω。

在所述电阻R1和模拟开关K6进口的前端、所述电阻R3进口的后端串接有模拟开关K5；