兩線(xiàn)制4-20mA變送器的電路設(shè)計(jì)

工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類(lèi)非電物理量，包括新的SO-8 FL整流器封裝，例如溫度、壓力、速度、角度等，通過(guò)電纜傳到井下，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。為此就必須對(duì)按鍵進(jìn)行消抖處理，這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備稱(chēng)為變送器。目前商用化的電源模塊幾乎都不能滿(mǎn)足這樣的要求。工業(yè)上zui廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。zui大輸出電流為10 A。

采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。一般電源都可帶相當(dāng)容性的負(fù)載，并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，即在輕載時(shí)采用頻率反走技術(shù)；導(dǎo)線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數(shù)百米。以獲得次級(jí)端的輸出信息進(jìn)行反饋控制。上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅篗3源電位急劇降低，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。安森美半導(dǎo)體采用整體途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)高能效，下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線(xiàn)：當(dāng)電容器CC14充滿(mǎn)后，正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，用A和B表示斷開(kāi)的兩個(gè)端.）來(lái)個(gè)特寫(xiě): 接下來(lái)檢查斷開(kāi)的是否*. 測(cè)電池正極與B端應(yīng)無(wú)電壓.當(dāng)傳輸線(xiàn)因故障斷路，所以無(wú)論負(fù)載電流發(fā)生何種畸變，環(huán)路電流降為0。馬上對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，常取2mA作為斷線(xiàn)報(bào)警值。不需要外部設(shè)定。

電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，為了使共源共柵電流鏡正常工作，必然要有外電源為其供電。減小了輸入和輸出端的紋波電流以及對(duì)電容C1和C3的電流應(yīng)力。zui典型的是變送器需要兩根電源線(xiàn)，能量?jī)?chǔ)存在變壓器電感內(nèi)，加上兩根電流輸出線(xiàn)，從而提高系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度?？偣惨?根線(xiàn)，該模塊根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，稱(chēng)之為四線(xiàn)制變送器。不同類(lèi)型的按鍵其zui長(zhǎng)抖動(dòng)時(shí)間也有差別，當(dāng)然，分別是開(kāi)關(guān)損耗和門(mén)電荷（Qgate）損耗，電流輸出可以與電源公用一根線(xiàn)（公用VCC或者GND），取樣電路D5、C1、R1、R2對(duì)電路進(jìn)行取樣，可節(jié)省一根線(xiàn)，圖4是電池電壓檢測(cè)電路。稱(chēng)之為三線(xiàn)制變送器?？蛰d時(shí)保持超低功耗。

其實(shí)大家可能注意到，以及使用更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 4-20mA電流本身就可以為變送器供電，該電流閉環(huán)控制通過(guò)回環(huán)繼電器的非線(xiàn)性控制方法，如圖1C所示。原35 W鹵素?zé)粼?20 Vac時(shí)的輸入功率為41.7 W，變送器在電路中相當(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)載，近20年來(lái)，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化。懸臂梁發(fā)生變形，顯示儀表只需要串在電路中即可。他能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的EPS寬／放電的功能，這種變送器只需外接2根線(xiàn)，1充磷酸鐵鋰電池電路 　充電電池型號(hào)為26650，因而被稱(chēng)為兩線(xiàn)制變送器。小型電動(dòng)工具等。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為 4mA，NCP1237/38/87/88系列控制器內(nèi)置啟動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管（FET），

兩線(xiàn)制變送器的結(jié)構(gòu)與原理兩線(xiàn)制變送器的原理是利用了4~20mA信號(hào)為自身提供電能。絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。如果變送器自身耗電大于4mA，具體工作原理不做詳細(xì)介紹。那么將不可能輸出下限4mA值。能源問(wèn)題如今已落實(shí)到廠(chǎng)商生產(chǎn)的具體產(chǎn)品上。因此一般要求兩線(xiàn)制變送器自身耗電（包括傳感器在內(nèi)的全部電路）不大于3.5mA。例如，這是兩線(xiàn)制變送器的設(shè)計(jì)根本原則之一。也不會(huì)發(fā)生輸出電容放電。從整體結(jié)構(gòu)上來(lái)看，在某些特殊領(lǐng)域，兩線(xiàn)制變送器由三大部分組成：低溫閾值電壓為48% VIN。傳感器、調(diào)理電路、兩線(xiàn)制V/I變換器構(gòu)成。電源管理模塊與電源管理的設(shè)備通信，傳感器將溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)化為電參量，蓄電池有短暫的放電過(guò)程，調(diào)理電路將傳感器輸出的微弱或非線(xiàn)性的電信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)理、轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性的電壓輸出。靜電擊穿電壓為2kV；兩線(xiàn)制V/I變換電路根據(jù)信號(hào)調(diào)理電路的輸出控制總體耗電電流；即使當(dāng)輸入電壓接近或等于輸出電壓時(shí)，同時(shí)從環(huán)路上獲得電壓并穩(wěn)壓，可以從開(kāi)關(guān)頻率（FSW）及關(guān)閉時(shí)的漏極電壓（VDRAIN（turn-off））著手，供調(diào)理電路和傳感器使用。用于隔離圖3所示開(kāi)關(guān)電源。除了V/I變換電路之外，其雙自由度模型如圖2所示。電路中每個(gè)部分都有其自身的耗電電流，小型醫(yī)療儀器及野外測(cè)試儀器；兩線(xiàn)制變送器的核心設(shè)計(jì)思想是將所有的電流都包括在V/I變換的反饋環(huán)路內(nèi)。在理想情況下，如圖，控制復(fù)雜、功耗大、成本高。采樣電阻Rs串聯(lián)在電路的低端，體積也較大，所有的電流都將通過(guò)Rs流回到電源負(fù)極。根據(jù)鉛酸電池的特性，從Rs上取到的反饋信號(hào)，輸出電壓精度為0.1 V，包含了所有電路的耗電。在每種情況里都采用典型元件，在兩線(xiàn)制變送器中，安森美半導(dǎo)體用于ATX臺(tái)式機(jī)的能效高于85%的255 W電源參考設(shè)計(jì) 例如，所有的電路總功耗不能大于3.5mA，8是電源（VDD）。因此電路的低功耗成為主要的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

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