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在高压或高电流系统中，直接测量电流不安全，电流互感器可以实现无接触的将大电流变为安全范围内的电流，这样我们就可以通过采样电阻将电流互感器转换后的电流信号转换成电压型号，通过MCU的ADC采样，进行实现电流检测的功能。接下来我们首先介绍一下电流互感器的原理图以及用电流互感器，单电源供电的运算放大器搭建一个AC电流检测电路的电路原理图，仿真原理图，电路原理，以及器件选型说明（文末有仿真原理图源文件的获取方式）。电流互感器基于电磁感应原理工作。按结构划分可以分为闭口式： 铁心完全封闭，性能稳定。开口式： 铁心可打开，便于安装在现有线路上。按安装方式划分可以分为：穿心式： 一次线直接穿过互感器铁心。绕线式： 一次侧通过绕线形成。它的结构类似于一个变压器，但一次侧和二次侧的作用和设计有所不同：一次侧（原边）： 连接到被测电路，通常由几匝甚至单匝线圈构成，流过的电流是被测电流。
二次侧（副边）： 通常为多匝线圈，与测量电路相连，输出的电流是按比例缩小的低电流。
电流互感器的电流变比为：
其中：
I1是一次电流（被测电流）。
I2是二次电流（输出电流）。
总结来说就是电路互感器的一次电流与二次电流成严格的线性比例关系，所以我们要关注额定电流比： 一次电流和二次电流的额定比值，如100:5 或3000:1。一次侧和二次侧可以实现电气隔离，确保安全。电路互感器是有精度等级的，不同用途的电流互感器有不同精度要求（如0.2级（±0.2%）、0.5（±0.5%） 级），当然了精度受负载和磁化曲线影响，具体选择多大精度的电流互感器取决于我们的需求。
注意事项：
二次侧开路：电流互感器工作时，二次侧严禁开路。因为一次侧电流会在铁心中感应出高电压，可能导致二次侧后级电路过压烧坏，所以后果很严重，一般电流互感器内部会集成一个电阻，需要注意。
铁芯饱和：高电流或不适合的负载可能导致铁心磁饱和，造成误差增大或电路失效。
首先我们放上整体的检测电路原理图，原理图包含了电流I-电压V转换电路，限幅电路，差动放大电路，参考源电路，RC滤波电路，接下来我们分别说明一下每个模块电路的作用。电流互感器是电流型号，我们通过采样电阻R4把电流信号转换成电压信号,注意R4的精度会影响采样精度，所以精度要高，另外R4的功耗要计算一下，避免功耗超标。D1,D2是限幅二极管，避免过压损坏后级电路，比如后面的运算放大器，所以我们需要注意上面采样电阻的选择不要太大，避免采样电压过高导致二极管导通钳位，影响电流采样。差动放大电路将输入电压信号进行放大，差动放大电路相信大家见的很多了，并联一个C2可以实现高通滤波的作用，有助于改善采样精度，输出电压Vout计算公式如下：电流I-电压V转换电路转换后的电压信号是交流信号，如果Vref接地的话，我们就需要用双电源给运放供电，才能实现正负输入电压信号的放大，同时输出的也是正负交流信号，一般我们如果用MCU集成的ADC采集OUT的电压的话，是没办法直接采集负电压的，所以Vref不能直接接地，我们通过设置一个Vref参考电压源（比如2.5V），这样就可以实现将正负电压的交流输入信号转换成只有正电压的输入信号，这样运放只用单电源供电就行了，也解决了MCU ADC电压采样的问题。一般我们的系统电源是5V，这样我们就可以利用电阻分压得到任意我们想要的参考电压值，有些人可能会问为什么要加个运放呢？原因是运放输入电阻非常大，输出电阻非常小，这样后级电路的电阻不会影响R7,R8的分压值，同时R7,R8也不会影响后级电路的增益。这个就不多说了，需要注意的是运放输出端不要直接接电容，可能会影响运放稳定性，从而运放容易振荡。公众号内回复：AC电流检测 即可获得LTSPICE仿真源文件！有问题欢迎在评论区留言交流哦！
