[實用新型]一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路

有效

• 申請號: 201820422789.3
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN208226862U
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 王輝
• 申請（專利權）人: 上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司;上海電器科學研究所(集團)有限公司;上海電科電機科技有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本實用新型的目的是提供一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路，它基于脈寬調制來實現低成本并且精準的電流變送器。在保證輸出能力的前提下，提高信號轉換的線性度和輸出精度，降低成本。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路，其特征在于，包括光耦U1、光耦U2及三端可調式穩壓器。本實用新型基于脈寬調制來實現低成本而精確的電流變送器。雙路光耦提供PWM輸入的信號隔離，通過隔離后的PWM信號來斬波三端可調式穩壓器的1.25V基準電壓，從而控制三端可調式穩壓器輸出電流。

技術領域

本實用新型涉及一種PWM占空比可變電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路。

背景技術

一般的工業現場控制信號通過較長的電纜傳輸時，隔離的4到20mA電流環路可以有效抵抗干擾與阻抗的適應性。但模擬信號的隔離實現起來相對復雜，除了需要信號隔離器件外，還需要額外的獨立電源和DAC等器件，電路實現起來成本較高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路，它基于脈寬調制來實現低成本并且精準的電流變送器。在保證輸出能力的前提下，提高信號轉換的線性度和輸出精度，降低成本。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路，其特征在于，包括光耦U1、光耦U2及三端可調式穩壓器，光耦U1的發光二極管的正極連接到電源一的正極，負極連接到電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接到電阻R2的一端和PWM信號的輸入端；電阻R2的另一端連接到光耦U2的發光二極管的正極，光耦U2的發光二極管的負極連接到電源一的負極；

三端可調式穩壓器的輸入端連接到電源二的正極，三端可調式穩壓器的輸出端分別連接到光耦U1的光敏三極管Q1的集電極、電阻R3的一端、可調電阻R4的一端，三端可調式穩壓器的調整端分別連接到集成運放的輸出端、電阻R6的一端、電容C2的一端；

光耦U1的光敏三極管Q1的發射極連接到光耦U2的光敏三極管Q2的集電極和電阻R5的一端；光耦U2的光敏三極管Q1的發射極連接分別連接到電阻R3的另一端、可調電阻R4的另一端、集成運放的電源正端、電容C1的一端、集成運放的同相輸入端、齊納二極管D1的負極；

齊納二極管D1的正極連接到集成運放的電源負端、負載的一端，負載的另一端連接到電源二的負極，電阻R7的一端分別連接到電容C1的另一端、電阻R6的另一端、電阻R5的另一端；電阻R7的另一端連接到集成運放的反相輸入端和電容C2的另一端。

本實用新型基于脈寬調制來實現低成本而精確的電流變送器。雙路光耦提供PWM輸入的信號隔離，通過隔離后的PWM信號來斬波三端可調式穩壓器的1.25V基準電壓，從而控制三端可調式穩壓器輸出電流。光耦U1與U2的光敏三極管在電阻R3與可調電阻R4的頂端和底端之間切換連接電阻R5。當PWM輸入的脈寬占空比在0％和100％之間變化時。集成運放A1及外圍器件構成無限增益多端反饋低通濾波器，通過該濾波器提取隔離后的PWM的直流分量并將其輸入到三端可調式穩壓器的調整引腳，從而引起三端可調式穩壓器的輸出電流在4至20mA之間變化。全量程20mA輸出通過可調電阻R4進行調整。同時利用穩壓二極管限制集成運放A1供電電壓，減少了一組供電電源的需求。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種PWM電壓信號隔離轉換到4～20mA電流信號的電路的原理圖；

圖2為本實用新型提供的計算示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。