ZHCT924 April 2025 LM5066I

2 电能计量中使用的电流传感器元件对比

表 1 总结了电能计量应用中使用的三种电流检测技术的性能优势、挑战以及成本。电流互感器是最受欢迎的传感器，具有动态范围宽、耐用和插入阻抗低（非侵入式电流测量）的特点 [4]。但很可能具有所有电流检测技术中最高的成本。分流电阻器（分流器）具有抗磁性、更小的尺寸和更低的成本，因此非常有吸引力，但热自加热导致缺乏隔离且在较高电流下的精度较低 [5]。

罗氏线圈是其他两种传感器的替代方案且成本最低，特别是在考虑印刷电路板 (PCB) 线圈与整体式罗氏线圈的情况下 [6]。

表 1 电流传感器对比

传感器类型	电流互感器	罗氏线圈	分流器

方框图
传递函数	$V_{o u t} = \frac{I_{l i n e} R_{b u r d e n}}{N_{t u r n s}}$	$V_{o u t} \propto \frac{d I_{l i n e}}{d t}$	$V_{o u t} = I_{l i n e} R_{s h u n t}$
优势	提供隔离高线性度高耐用性高精度	提供隔离无法达到饱和外形小巧 (PCB) 高线性度快速响应时间低损耗	未隔离抗磁性外形小巧
挑战	可达到饱和负载电阻器损耗需要进行相位校准尺寸和重量	需要集成无法测量直流电 PCB 线圈的灵敏度可能更低	自加热时电阻可能发生变化过载信号的可靠性低
成本	≥$0.21（无屏蔽） ≥$0.26（有屏蔽）	某些 PCB 线圈 <$0.10 整体式线圈 ≥$0.10	≥$0.10（锰）

PCB 罗氏线圈成本低且安装灵活，对于低成本电能计量应用极具吸引力 [7]、[8]。我们来分析一下基于 PCB 罗氏计量设计的优势和挑战，以及如何优化信号链来尽量降低成本，同时满足地区计量标准。