在WiFi智能遥控开关的检测电路设计中，电压和电流采集是核心功能，直接关系到用电安全监控、能耗分析及设备保护等功能的实现。以下从技术实现、核心器件选型、电路设计要点及方案对比四个维度展开分析：

### **一、电压采集方案**
#### **1. 电阻分压法（非隔离方案）**
- **原理**：通过串联高精度电阻网络对市电电压进行分压，将220V交流电转换为单片机可处理的低电压信号（如0-3.3V）。
- **设计要点**：
- **电阻选型**：采用多个高耐压电阻（如470kΩ、1kΩ）串联，分散电压应力，防止单个电阻击穿。电阻精度需≥1%，以降低采样误差。
- **滤波电路**：在分压后加入RC滤波电路，消除高频噪声，确保信号平滑。
- **安全隔离**：需通过光耦隔离或变压器隔离，避免单片机与强电直接连接，防止触电风险。
- **适用场景**：成本敏感型设计，但需严格处理隔离问题，适合低功率设备。

#### **2. 电压互感器法（隔离方案）**
- **原理**：利用电压互感器（如ZMPT107-1）将高压信号按比例转换为低压信号，实现电气隔离。
- **设计要点**：
- **互感器选型**：选择变比为1000:1000的互感器，确保输出信号与输入电压成线性比例。
- **采样电阻**：互感器二次侧需串联高精度采样电阻（如75Ω），将电流信号转换为电压信号。
- **信号调理**：加入运算放大器进行信号放大和滤波，提高采样精度。
- **优势**：安全性高，抗干扰能力强，适合工业级应用。
- **案例**：HLW8032电能采集芯片方案中，电压采样通过互感器实现，与市电完全隔离。

### **二、电流采集方案**
#### **1. 采样电阻法（非隔离方案）**
- **原理**：在负载线路中串联低阻值高精度采样电阻（如0.01Ω），通过测量电阻两端电压计算电流值。
- **设计要点**：
- **电阻选型**：采用千分之一精度电阻，减少温漂影响。
- **差分采样**：使用双端输入ADC或仪表放大器进行差分测量，消除共模干扰。
- **布局优化**：采样电阻走线需短而粗，降低寄生电感，防止信号失真。
- **风险**：采样电阻与强电共地，需通过光耦隔离保护单片机。
- **适用场景**：低成本设计，但需严格处理隔离问题。

#### **2. 电流互感器法（隔离方案）**
- **原理**：利用电流互感器（如博信GL-CT226A）将大电流信号转换为小电流信号，实现电气隔离。
- **设计要点**：
- **互感器选型**：选择变比为1:1500的互感器，适配5A/10mA输出。
- **采样电路**：互感器二次侧需接入采样电阻，将电流信号转换为电压信号。
- **信号处理**：加入RC滤波和运算放大器，提高信号质量。
- **优势**：安全性高，抗干扰能力强，适合大功率设备。
- **案例**：HLW8032方案中，电流采样通过互感器实现，与市电隔离。

### **三、核心器件选型建议**
| **器件类型** | **推荐型号** | **关键参数** |
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| **电压互感器** | ZMPT107-1 | 变比1000:1000，输入电流2mA，输出电流2mA |
| **电流互感器** | 博信GL-CT226A | 变比1:1500，输入5A，输出10mA |
| **采样电阻** | 千分之一精度贴片电阻 | 阻值0.01Ω，功率≥0.5W |
| **运算放大器** | OP07或LM358 | 低失调电压，高共模抑制比 |
| **ADC** | STM32内置12位ADC | 采样率≥100kSPS，支持差分输入 |
| **隔离器件** | 光耦（如TLP521）或变压器 | 隔离电压≥2kV，响应时间≤10μs |

### **四、方案对比与推荐**
| **方案** | **成本** | **安全性** | **精度** | **适用场景** |
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| 电阻分压+光耦 | 低 | 中 | 中 | 低功率设备，成本敏感型应用 |
| 电压互感器+采样电阻 | 中 | 高 | 高 | 工业级设备，需严格隔离的场景 |
| 采样电阻+差分ADC | 低 | 中 | 中 | 低功率设备，需简单电流采样的场景 |
| 电流互感器+采样电阻 | 中 | 高 | 高 | 大功率设备，需高精度电流采样的场景 |

### **五、设计注意事项**
1. **隔离处理**：非隔离方案需通过光耦或变压器隔离，防止单片机损坏。
2. **抗干扰设计**：加入RC滤波和磁珠，抑制高频噪声。
3. **校准与补偿**：通过软件算法对采样值进行校准，消除电阻温漂和互感器误差。
4. **过流保护**：在电流采样电路中加入比较器，实现过流阈值检测和快速关断。
5. **PCB布局**：强电与弱电部分分开布局，减少寄生耦合。