[發(fā)明專利]一種具有保護作用的電流信號采集電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810060944.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108181501B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 林海
• 申請（專利權）人: 林海
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權代理有限公司 11577
• 代理人: 呂學文;朱紅濤

本發(fā)明公開了一種具有保護作用的電流信號采集電路，所述電路包括信號采集電路，其包括電源模塊、與所述電源模塊連接的傳感器以及與所述傳感器連接的信號調理電路；第一電流檢測電路，對信號采集電路中傳感器的供電電路的輸出電流狀態(tài)情況監(jiān)視，并輸出過流狀態(tài)信號；第二電流檢測電路，對電流信號采集電路中的信號調理電路中電路電流狀態(tài)情況監(jiān)視，并輸出過流狀態(tài)信號。本發(fā)明的具有保護作用的電流信號采集電路，其在實現(xiàn)傳感器信號采集的同時，解決了電源短路到地，或者電源短路到信號輸入端口時，可能導致內部器件損壞的問題，極大拓寬了內部的放大器、模擬開關器件選擇范圍和靈活性。

技術領域

本發(fā)明涉及信號采集電路，具體涉及一種具有保護作用的電流信號采集電路。

背景技術

目前，現(xiàn)大多數(shù)傳感器都向兩線制發(fā)展，它只有兩根接線，信號傳輸在的4～20mA電流里，因而具有連線簡潔，傳輸距離遠，抑制串擾能力強，安全防爆等優(yōu)點。兩線制傳感器的其中一根接線連接24v電源模塊，另一根接線輸出4～20mA范圍內的電流。傳統(tǒng)兩線制傳感器電流輸出信號采集電路結構簡單，如圖1所示，電源模塊(PMS)為傳感器供電，電源模塊的電源通常是24v，可由低壓差穩(wěn)壓器(LDO)，直流變換器(DCDC)或者交流-直流變換器(ACDC)這類電源模塊管理系統(tǒng)實現(xiàn)。傳感器輸出的電流信號經(jīng)過電阻R1后，轉換為電壓信號，經(jīng)過緩沖器運算放大器(OP)處理后，模數(shù)轉換器(ADC)對其進行采樣、幅度量化。由于當前絕大部分ADC為低壓工作器件，它只能工作在5v電源或5v以下電源，為了實現(xiàn)20ma對應模數(shù)轉換器ADC滿量程，R1兩端的壓降不可以超過5v，即R1的電阻通常小于或等于250Ω。其中P0和P1為PTC熱敏電阻，它可以限定流過的電流。D0和D1是瞬態(tài)電壓抑制二極管管(TVS管)，可以吸收靜電釋放(ESD)或者浪涌的能量。但是，在具體的應用過程中，還面臨一些實際電路保護問題。例如，由于誤操作，24v供電電源模塊直接接入電流輸入端口I1，這樣會導致內部的低壓器件，如運算放大器(OP)因過壓而損壞。如果運算放大器(OP)選擇耐高壓的器件，必然大大限定了運算放大器的選擇范圍。同時，出現(xiàn)此類電壓異常現(xiàn)象時，電路中缺乏相應的故障提示，若不快速發(fā)現(xiàn)問題，PTC熱敏電阻P0和P1持續(xù)流過較大的電流，導致持續(xù)地發(fā)熱，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，如圖2所示，在多通道電流信號采集系統(tǒng)的一種實現(xiàn)結構中，幾乎很難尋找到合適的耐高壓模擬開關器件。

綜上所述，在傳統(tǒng)的電流信號采集電路中，當電路中突然接入高電壓時，電路中沒有電路異常的提示以及對異常進行處理，并保護電路中的元器件，亟待進一步改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有保護作用的電流信號采集電路，用以解決現(xiàn)有電流信號采集電路中存在的缺乏電路異常提示，不能保護電路中的元器件的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有保護作用的電流信號采集電路，所述電路包括:

信號采集電路，其包括電源模塊、與所述電源模塊連接的傳感器以及與所述傳感器連接的信號調理電路；

第一電流檢測電路，對信號采集電路中傳感器供電電路的輸出電流狀態(tài)情況監(jiān)視，并輸出過流狀態(tài)信號；

第二電流檢測電路，對所述信號調理電路中電路電流狀態(tài)情況監(jiān)視，并輸出過流狀態(tài)信號；

過流保護電路，用于根據(jù)所述第一電流檢測電路或所述第二電流檢測電路的輸出的過流狀態(tài)信號，控制傳感器供電電路的斷開和延時關閉。

本發(fā)明的一個實施例中，所述傳感器供電電路上還連接有開關電路，所述開關電路包括mos管，所述mos管的柵極分別與R1電阻和R2電阻的一端連接，R2電阻的另一端與所述過流保護電路的輸出端連接，R1電阻的另一端與所述電源模塊連接；

所述mos管的漏極與所述傳感器連接；

所述mos管的源極與所述電源模塊連接。