在世界各地，随着人们不断投资于智能化程度更高的电网，传统的机电式电能表已变得不足以使电网现代化带来的利益最大化。其结果是，这些较旧的机电式电表正在被电子式智能电表所取代。这些全新的电子式电表在运行时通过使用模数转换器来检测电源电压以及从负载(如一所房子)汲取的电流。为了以适当的方式检测电源电流，要用电流传感器把从客户负载处汲取的电流转换成能由模数转换器检测的电压。可用来完成这种转换的一种特殊电流传感器是分流器。

　　如下面的图1所示，分流器根据欧姆定律运行 —— 其中电源电流流过分流器的输入端子，产生的跨分流器输出端子的电压被馈入模数转换器供检测。由于跨分流器输出端子的电压与流过分流器的电流是成比例的，所以通过应用适当的比例因子，检测到的电压可被转换回来以表示电流。

　　注意，尽管下图仅展示了分流器上的两个端子，但在实践中经常用到五端子分流器。在这个方案中，五个端子中的四个都被用来提供四端子检测功能，以便允许精确测量跨分流器的电压。第五个端子既被用来向电表提供电力，也被用来测量传送到客户负载的电源电压。

　　图1在电能计量系统中的分流器使用

　　分流器的优势

　　讨论完分流器的基本运行，让我们来谈谈使用分流器的一些好处。首先，它们是不具有任何磁性组件的简单电流传感器。因此，它们不容易受到磁篡改，这一点不同于电流互感器(CT)传感器。在市场(其中电能窃用问题让人忧心忡忡)上，这个有利之处正是分流器经常被用作电流传感器的原因。

　　此外，分流器还相对便宜。由于静电计市场的成本约束性，这使得在单相电表中采用分流器当作电流传感器的举措具有高度吸引力。

　　分流器的另一个优势是，它可用来测量直流(DC)电流，这一点也和CT或罗柯夫斯基线圈有所不同。对特定应用而言，该优势特别有用。一个这样的应用(可受益于该优势)是将分流器用于服务器电源的分项计量，因为有些数据服务器可使用来自不间断电源(UPS)的DC电力。

　　当接触较高频率的信号时，分流器还显示出比CT更低的谐波相移。这使采用分流器的做法成为电源质量监测器极富吸引力的选择 —— 电源质量监测器可分析电压和电流的谐波，以确保提供给消费者的电源电压的质量以及消费者负载所产生的电流波形的质量。

　　最后，与CT不同的是，分流器不具备跨温度或输入电流的任何固有相移;但请记住，这并不意味着没必要执行相位补偿。因为存在可引起电压和电流之间非预期相移的其它相移源(如抗混叠滤波器)，所以为了在功率因数较小时确保高准确度，相位补偿仍将必不可少。既然如此，这确实意味着当输入电流或温度改变时，可能根据所选择的CT发生相位误差变化。其结果是，使用电流互感器时的系统相位误差会比使用分流器时的系统相位误差变化大。这种较大的相位误差变化会使简单准确地进行相位校准变得更难，因此有可能导致跨温度或电流测量的功率误差发生变化。

　　分流式电流传感器的弊端及解决方法

　　由于我们已谈论了使用分流器的好处，现在让我们再探讨一下使用分流器的弊端以及如何克服它们。

　　使用分流器的一个特定弊端就是：会在现有前端电路中产生功耗。一些标准限制现有前端电路内允许的最大功耗。其结果是，分流器允许的最大电阻值可能受限于给定的最大电流。

　　因为分流器允许的最大电阻值可以很小，所以分流器产生的电压输出也可以很低。为了补偿分流器的低电压输出，经常用增益放大器来提升分流器的电压，以确保分流器的最高电压输出接近模数转换器(ADC)能精确检测的最高输入电压。可从外部将这个增益放大器添加到该ADC。这个增益放大器还可以是可编程的，能集成到该ADC内，如下面的超低功耗MSP430F6736A微控制器Σ-△型ADC图所示。

　　具有集成式可编程增益放大器(PGA)的MSP430F6736A Σ-Δ型转换器

　　在选择该增益放大器的增益时，应将馈入ADC的峰值电压(Vin, RMS*增益*√2)最大化，但须遵从这样的约束条件：该峰值电压仍应低于可被精确检测的最高电压。作为可提高该分流器电压输出的替代方案，具有较小模拟输入范围的器件(如带集成式低压差稳压器 (LDO) 的AMC1304M05增强型隔离Δ-Σ调制器)可用来检测跨该分流器的电压降。这就是在具有隔离分流式传感器(TIDA-00601)的多相电能计量TI Design参考设计中采用的方法。

　　使用分流器的另一个弊端是：分流器的电阻会随温度而变化。因此，电流的检测值以及依赖电流的气象参数也将随温度而变化。为缓解该状况，应选择这样的分流器 —— 它们拥有的温度系数至少要小于在温度范围内保持所需精确度要求的温度系数。

　　最后，分流器没有隔离功能，所以在未使用附加电路来提供隔离的情况下分流器不能被用作多相系统的电流传感器。如果试图将分流器连接到测量装置却没有提供隔离的方法，该测量装置会使其引脚接触到不同的相位电压，这将损害该测量装置。那么，我们如何才能突破这种限制性?为了找到答案，请继续关注本系列的下一篇博客。

　　其它资源：

　　查阅与我们的超低功耗MSP430F6736A MCU相关的更多信息

　　进一步了解具有集成式LDO的AMC1304M05增强型隔离Δ-Σ调制器

　　查看具有隔离分流式传感器的多相电能计量参考设计

　　观看这个培训视频，以便了解关于我们的分流式传感器的更多详情

　　阅读本博客系列(讨论的是“淘汰电流互感器”)的其余部分：

　　第1部分：使用分流式电流传感器的好处

　　第3部分：如何在多相计量系统中使用分流式传感器