具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种低功耗智能电流传感器，包括磁芯1、与磁芯1绕接的副边线圈2、设置于磁芯1中的磁传感器3和电流检测电路，所述电流检测电路包括电源模块、驱动模块、微控制器、温度检测模块以及信号输入/输出接口模块，所述电流检测电路包括电源模块、驱动模块、微控制器、温度检测模块以及信号输入/输出接口模块，所述磁传感器3的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端连接，所述驱动模块分别与副边线圈2的两端供电连接，所述微控制器分别与所述电源模块、驱动模块、温度检测模块和信号输入/输出接口模块信号连接，所述信号输入/输出接口模块的输入端和输出端分别与客户端信号连接，所述温度检测模块安装在电流传感器内，用于检测电流传感器温度，所述电源模块包括DC-DC转换器、第一线性稳压器和第二线性稳压器，所述DC-DC转换器、第一线性稳压器和第二线性稳压器的输入端均与电流传感器输入端电压Vcc连接，所述DC-DC转换器的输出电压U1通过驱动模块与所述副边线圈2供电连接，所述第一线性稳压器的输出电压U2分别与所述驱动模块、温度检测模块和信号输入/输出接口模块供电连接，所述第二线性稳压器的输出电压U3与所述微控制器供电连接。

实施例1中，电流传感器输入端电压Vcc在Vcc1与Vcc2（Vcc1≠Vcc2）之间波动，副边线圈2的供电电压U1的大小取决于副边线圈最大电流Ip _max 和驱动模块电压降U _drop ，U1的大小可根据公式（1）调整，因此，电流传感器的量程不受限于电流传感器输入端电压Vcc。

U1≥R _c *Ip _max +U _drop （1）；

式（1）中，R _c 为最大副边线圈电阻。

实施例1中的驱动模块的电路结构如图6所示，包括第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、M₁个第一NPN三极管Q1、M₂个第一PNP三极管Q2、M₃个第二NPN三极管Q4、M₄个第二PNP三极管器Q3和采样电阻Res1，M₁、M₂、M₃、M₄均为1,其中，第一运算放大器OP1的输入端与磁传感器3的信号输出端连接，所述第一NPN三极管Q1的发射极与第一PNP三极管Q2的发射极在a端连接以后与副边线圈2的 b端连接，所述第二NPN三极管Q4的发射极和第二PNP三极管Q3的发射极在d端连接以后与副边线圈2的c端连接，所述采样电阻Res1与外部的采样电路（属于常规技术，未加详述）连接，采样电路将采集到的电流信号传输至微控制器进行计算得到原边电流大小。

实施例1的工作原理如下：

测量时，原边导体4内通有原边电流I _p 并穿过磁芯1产生磁场，随后磁传感器3将磁信号转换成电信号输出给驱动模块，用于触发驱动模块工作，电源模块输出U1通过驱动模块给副边线圈2供电，使得磁芯1中产生与原边电流磁场大小相等方向相反的磁场，从而使得磁芯1中磁感应强度保持为零。微控制器通过驱动模块的采样电阻对副边电流进行采样，并对采集到的副边电流信号进行计算得到原边电流的大小，随后通过信号输入/输出接口模块将信号发送到客户端。客户端也通过信号输入/输出接口模块对微控制器输入指令，由微控制器根据指令控制电流传感器进入相应的工作模式。电流传感器输入端电压Vcc在Vcc1与Vcc2之间波动，电源模块内的DC-DC转换器将电流传感器输入端电压Vcc转换成U1，给副边线圈2供电；同时，电源模块通过第一线性稳压器（LDO）输出U2分别为驱动模块、信号输入/输出接口模块和温度检测模块供电。电源模块通过第二线性稳压器（LDO）输出U3为微控制器供电，温度控制器实时检测电流传感器的工作温度，并将采集到的温度信号传输至微控制器，微控制器根据接收到的温度信号，控制电流传感器进入相应的工作模式。电源模块的供电电路由微控制器控制通断。

如图2所示，实施例1的四种工作模式的控制方法如下：

正常工作模式：电流传感器通电后即进入正常工作模式，此时，微控制器控制电源模块对副边线圈2不间断供电，并通过温度检测模块对电流传感器的温度进行监控，微控制器通过信号输入/输出接口输出电流测量结果，微控制器根据外部指令或者内部触发条件控制驱动模块退出正常模式进入其他模式；

如图3所示，在t₀时刻，电流传感器输入端电压Vcc上电，微控制器控制驱动模块给副边线圈2供电U1，t₁时刻驱动模块开始向微控制器输出采集到的电流信号，t₂时刻开始测量，微控制器根据采集到的副边电流信号计算原边电流的大小，并通过信号输入/输出接口模块向客户端输出原边电流测量值。整个测量过程中，驱动模块、副边线圈2、温度检测模块、微控制器和信号输入/输出接口模块一直通电。

低功耗模式：在温度上升过程中，当温度检测模块检测到电流传感器温度大于预设的温度阈值T₁时，电流传感器进入低功耗模式，在每个预设的电流测量周期内，由微控制器控制电源模块对副边线圈2进行通电或断电操作，电流传感器在副边线圈2通电时间内完成电流测量后立即断电；在温度下降过程中，当温度检测模块检测到电流传感器温度低于预设的温度阈值T₂时，则由微控制器控制电流传感器进入正常工作模式或者待机模式；

待机模式：电流传感器处于正常工作模式或者低功耗模式时，当原边电流的绝对值小于预设的电流阈值I₁一定时间t（这个时间是预设的）后，电流传感器进入待机模式，待机模式下，温度传感器对电流传感器的温度进行实时监测，所述微控制器对原边电流进行监测，但不对客户端发送信号，当原边电流的绝对值大于电流阈值I₁，电流传感器自动恢复到正常工作模式，微控制器对外发送电流测量的结果；I₁值非常小，所以，此工作模式下，原边导体4几乎没有原边电流，电流传感器的信号输入/输出接口模块的输出端口不工作，省去了该模块的部分功耗。

如图4所示，一个预设的电流测量周期从t₀时刻开始，t₅时刻结束，在t₀时刻电流传感器输入端电压Vcc上电，t₁时刻原边导体4中输入原边电流，t₂时刻微控制器控制驱动模块对副边线圈2供电，到t₃时刻微控制器完成副边电流信号的采集与原边电流的计算，至t₄时刻，完成所测电流结果的输出。t₆-t₁₀为下一个电流测量周期（t₅和t₆之间可根据实际情况设置是否存在间隔）。每一个测量周期中，只有t₂-t₃时刻驱动模块以及副边线圈2上通电压U1，其他时刻处于关断状态，没有功耗。原边电流的输入时刻t₂,可以是t₀-t₁间的任何时间，包括t₀和t₁。

休眠模式：当待机模式进行一段时间t’以后，电流传感器进入休眠模式，微控制器控制电源模块对副边线圈2、驱动模块、温度传感器断电，信号输入/输出接口模块或者唤醒端口处于监听模式，微控制器控工作在休眠模式，仅对信号输入/输出接口模块进行监听，接受客户端指令，客户端通过信号输入/输出接口模块输入唤醒指令，微控制器根据唤醒指令控制电流传感器进入正常工作模式。

实施例1中，电流传感器的功耗由磁传感器功耗P _sense 、驱动模块功耗P _drive 、副边线圈功耗P _coil 、信号输入/输出接口模块功耗P _com 、微控制器功耗P _mcu 以及电源模块的效率η构成（温度传感器功耗较低，可忽略不计），电流传感器的功耗P _sum 具体计算公式如下：

P _sum =(P _sense +P _drive +P _coil +P _com +P _mcu )/η （2）。

在正常工作模式下，电流传感器所有模块处于通电工作状态，功耗最大为P ₁ 。

当进入低功耗模式，因为供电时间大幅度降低，磁传感器3功耗P _sense 、驱动模块功耗P _drive 和副边线圈2功耗P _coil 大幅度降低，信号输入/输出接口模块功耗P _com 和微控制器功耗P _mcu 不发生变化，此时电流传感器的总功耗为P ₂ ，且P ₂ <P ₁ ；

当进入待机模式，电流传感器只对输入的微小原边（小于I ₁ ）电流进行监测，不对外发送，即信号输入/输出接口模块的输出端口功耗为0，则P _com 大幅降低。 因为I ₁ 非常小，所以此时电流传感器的总功耗为P ₃ ，且P ₃ <P ₂ ；

当进入休眠模式，驱动模块没有电，副边线圈2上没有电流，微控制器工作在休眠状态，只对信号输入/输出接口模块上的输入信号进行监听，所以此时电流传感器的总功耗P ₄ 最小，即P ₄ <P ₃ <P ₂ <P ₁ 。

如图5所示，实施例1中电流传感器仅开启正常模式和开启低功耗智能控制模式的功耗对比如下：在相同的电流检测环境及方案中，通过对比电流传感器在正常工作模式与低功耗智能控制模式下的温升即可发现：

本实施例1中仅开启正常工作模式的电流传感器温度稳定后温升达到65℃。而本实施例1中电流传感器开启低功耗智能控制模式后，电流传感器通电后工作在正常模式，电流传感器内的温度迅速上升，到第600s时, 电流传感器中的温度传感器检测到温度大于预设的温度阈值T₁触发微控制启动低功耗模式（也可由外部客户端输入控制信号触发微控制器），电流传感器温度降低到42℃，相比传统传感器温升降低约23℃，温升降低约35.3%。

实施例2

如图7所示，一种低功耗智能电流传感器，包括磁芯1、与磁芯1绕接的副边线圈2、设置于磁芯1中的磁传感器3和电流检测电路，所述电流检测电路包括电源模块、驱动模块、微控制器、温度检测模块、信号输出接口模块和唤醒端口。实施例2与实施例1的区别在于，将信号输入/输出接口模块替换为输出接口模块，即不具备接受外部输入信号能力，同时增加唤醒端口，所述唤醒端口与微控制器信号连接，其他装置结构以及连接关系均与实施例1相同。增加唤醒端口后，电流传感器的四种工作模式不变，但是当电流传感器在休眠模式时的唤醒需要通过唤醒端口进行。

实施例1和2记载的技术方案中的温度检测模块可以采用具有温度检测功能的微控制器代替，即将温度检测模块集成设置在微控制器内，属于现有技术。其工作模式的控制方法与实施例1或2相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。