一、文章概述

本博文主要讲解HLW8032交流电参数模块的采样原理以及设计说明，才疏学浅，如有讲解有误的地方，可以评论留言指正。

二、采样说明

1.采样方式

电参数采样方式从大的方面来说就两种，一种是隔离采样，另一种就是非隔离采样；两种方式有各自的优缺点。

隔离采样	非隔离采样
安全系数高、稳定性好、精度一般、成本较高	精度高、成本低、稳定性一般、安全系数一般

1.1隔离采样

隔离采样一般就是通过互感器来采样，采集电流有电流互感器，采集电压有电流型电压互感器，两者都是利用了电磁感应原理。

（来源知乎）互感器又叫仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能够把高压转变成低电压，大电流转变成小电流，用于测量或保护系统。它的作用主要是将高电压或大电流按比例转换为标准低电压(100V)或标准小电流(均指额定值)(5A或1A，均指额定值)，以实现测量仪器、防护设备和自动控制设备的标准化和小型化。此外，可将互感器隔开高压系统，以确保人体及设备的安全。

通俗易懂描述：互感器的作用就是把高压电的电压和电流等比例缩小为对应的小电流，例如高压侧为220V，互感器低压侧就会是几毫安电流；例如高压侧电流为10A，低压侧就会是几十毫安电流。然后再通过采样电阻把这个小电流转成电压，就可以通过ADC来测量出低压电压，再通过对应公式就可以计算出高压的电流和电压了。

电流型电压互感器：

接下来用HLW8032提供的隔离原理图解析一下：

T2就是电流型电压互感器，可以简单理解为当左侧1高压侧的电压发生变化时，右侧2低压侧的线圈流过的电流就会发生改变。假设这个互感器的线性范围为0~1000V，0~10mA；当高压侧电压为220V时，则低压侧电流应该为2.2mA；所以V3的电压=R7*低压侧电流=50R*2.2mA=0.11V（注意单位换算，1A=1000mA）；所以当我们ADC检测到电压为0.11V时，可以计算出高压侧电压为220V。

大写注意：此处仅为举例说明，实际上0.11V不是直接给ADC的，芯片内部是先经过放大器再给ADC；因为电压太低了。

电流互感器：

老规矩，看HLW8032提供的原理图：

电流互感器和电压互感器基本一样的，都是把低压侧输出的电流转出电压，再给芯片的放大器再到ADC。不同的是电流采样是有两根采样线，这种叫差分采样，从原理图可以看到，下面那个其实就是采样GND的电压，严格来说叫单端信号的差分采样，这种方式的好处是抗干扰能力强。

1.2非隔离采样

非隔离采样就比较简单了，就是通过电阻来进行采样。

电压采样方式：

如上图，假设已知V2的电压，如何知道V1的电压？这里利用简单的欧姆定律就可以计算了，V1/（R8+R9+R10+R11+R12）=V2/R12，公式中只有V1是未知，所以可以求解出来。同理V2的电压一般是非常小的，HLW8032内部会先放大到给ADC进行计算。

电流采样方式：

电流采样也是通过欧姆定律来计算的，我们能通过ADC知道采样电阻R4两端的电压U，再通过I=U/R4，就可以知道流过R4的电流了

2.采样范围

如何知道某个芯片的采样范围呢？

看数据手册：

先算最大电压：已知芯片电压采样引脚最大输入电压V2为495mV，再根据公式V1/（R8+R9+R10+R11+R12）=V2/R12，就可以计算出V1=V2/R12/（R8+R9+R10+R11+R12）=0.495*1881=931V。也就是如果使用下面这个电阻网络进行分压，最大支持931V的电压。

再算最大电流：已知电流采样引脚最大支持30.9mV的电压，假设我们也是用官方推荐的0.001欧的采样电阻，那最大电流I=U/R=0.0309/0.001=30.9A。

以上就是HLW8032芯片理论上支持的极限参数了，实际上如果真的采用非隔离采样，那么如果想要达到30A的极限值是比较危险的，因为需要做比较大的隔离（火线和零线的间距）以及考虑采样电阻的承载能力和走线的承载能力。