一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路制造技术

本发明专利技术公开了一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，属于新型自动化仪表技术领域，一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，本方案可以实现在使用时，首先将4～20mA的电流信号输入到限压限流电路，形成电压降，随后加载到由三极管、变压器构成的推挽自激振荡电路上，且频率微调电路调节振荡频率至较低的功率损耗频段，而后电流互感器的初级从振荡线圈的次级取出振荡信号，输出后采用由肖特基二极管、CBB电容搭建的整流滤波电路进行整流滤波，输出的直流电压最终给用户现场侧两线制变送器供电，同时实现了向后级反馈电流信号，并且利用HART信号耦合互感器实现了HART信号隔离。器实现了HART信号隔离。器实现了HART信号隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路


[0001]本专利技术涉及新型自动化仪表
，更具体地说，涉及一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路。

技术介绍

[0002]目前在工业现场仪器仪表、执行器等设备的使用过程中，一般都进行接地工作，而其中在设备之间的电势差下将致使接地环流出现，从而导致信号传输过程被干扰。此外，一旦控制回路出现强电压冲击，回路中关联设备将无一幸免。而由于目前信号隔离器一般采用三端隔离技术，在各个过程环节之间进行有效隔离，保证信号传输精度的同时，彻底解决接地环路电流和信号隔离保护等问题。因此工程设计中经常选用4～20mA电流环隔离模块。但是此类产品往往采用专用芯片或专用的隔离模块，价格昂贵，或者外形尺寸不适合安装空间，给工程技术人员带来不少烦恼。
[0003]现有技术中常见的电流环隔离电路有如下两种类型：
[0004](1)回路窃电采集型
[0005]该类型电路，是一种前级4～20mA电流信号输入，后级4～20mA电流信号输出的无源信号隔离电路，原理示意图如图8所示。电路一般采用电磁隔离或光电隔离技术，回路窃电技术有效地解决了电流信号隔离对供电电源的依赖问题，实现了后级4～20mA信号对前级的采集，实现前后级的标准电流信号隔离，虽然此类专用芯片设计电路简便，但成本过高。
[0006](2)有源采集型
[0007]该类型电路是一种前级电流信号输入，后级电流信号输出的有源隔离电路，使用一只隔离模块，模块内部嵌入了一个高效微功率开关电源，可以向内部信号处理电路供电。该模块一般采用电磁隔离技术，相比光耦隔离具有较好的温漂特性和线性度，电路原理示意图如图9所示。此类型隔离电路的优点是精度高、驱动能力强，缺点是需要提供电源，电路复杂，价格高。
[0008]从而在目前现有技术中在对两线制变送器类型的电流进行隔离时，若使用回路窃电采集型隔离电路则额外还需要提供一路工作电源，若选用有源采集型隔离电路，也需要提供电源，因此目前市场上，回路窃电采集型、有源采集型的技术虽然已经成熟，但是在对变送器的电流输出隔离时，都有相应的局限性，并且选用专用隔离芯片，电路复杂、可靠性、成本高。

技术实现思路

[0009]1.要解决的技术问题
[0010]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，它可以实现在后级馈电接收型电路的作用下，适用于两线制变送器的电流信号隔离，并且通过使用分立元器件进行搭建，性价比高，性能可靠，解决
了现有在两线制变送器的信号隔离使用常见的电流环隔离电路运转不便捷的问题。
[0011]2.技术方案
[0012]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0013]一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，包括后级馈电电路、限压限流电路和整流滤波电路集成的电流环隔离电路；
[0014]所述后级馈电电路，用于接收来自两线制设备输出的4～20mA电流信号，并通过后级馈电方式，给前级两线制设备供电；
[0015]所述限压限流电路，用于4～20mA电流信号的输入，并且将4～20mA电流信号形成电压降，加载到推挽自激振荡电路上；
[0016]所述整流滤波电路，用于输出端振荡信号的整流滤波，且输出的直流电压对用户现场侧两线制变送器供电，同时向后级反馈电流信号，以及利用HART信号耦合互感器进行HART信号隔离。
[0017]进一步的，所述推挽自激振荡电路包括三极管、变压器，且外端电性连接有用于调节振荡频率的频率微调电路。
[0018]进一步的，所述推挽自激振荡电路和整流滤波电路之间设有电流振荡信号转化的电流互感器。
[0019]进一步的，所述整流滤波电路采用由肖特基二极管、CBB电容搭建构成。
[0020]进一步的，所述后级馈电电路、限压限流电路和整流滤波电路的模块端均可与各种仪表或系统的模拟量输入端口相匹配。
[0021]进一步的，所述电流互感器由磁环制作的匝数1：1双线并绕线圈制成，所述电流互感器输出Iout的电流大小等于Iin的电流大小。
[0022]进一步的，所述电流环隔离电路的温度漂移系数范围为
‑
25～71℃。
[0023]进一步的，所述电流环隔离电路的输入和输出两端的隔离电压承受值为3kVDC，且隔离精度为0.2％FS。
[0024]3.有益效果
[0025]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0026](1)本方案通过采用后级馈电电路、限压限流电路和整流滤波电路集成的电流环隔离电路，能够接收来自两线制设备输出的4～20mA电流信号，经模块隔离后，可输出4～20mA的电流信号。
[0027](2)本方案中后级馈电电路、限压限流电路和整流滤波电路的模块端均可与各种仪表或系统的模拟量输入端口(如PLC、DCS系统等)相匹配，且输入端带有过流保护功能，能够更加有效地保护模块及后级电路。
[0028](3)本方案在对两线制变送器电流隔离时，通过后级馈电的方式，接线的更加便捷，以及摆脱了电流信号隔离对供电电源的依赖，省去了外接电源，降低了电源使用的费用，使用时更加便捷，大大降低了成本。
[0029](4)本方案通过使用分立元器件搭建后级馈电接收型电流环隔离电路，可以使得相比其它类型的隔离电路结构更加简单，结构成本也大大降低。
附图说明
[0030]图1为本专利技术后级馈电原理示意图；
[0031]图2为本专利技术后级馈电电流理想的输入输出电流关系图；
[0032]图3为本专利技术的硬件电路框图；
[0033]图4为本专利技术的振荡输出波形图；
[0034]图5为本专利技术的电路原理图；
[0035]图6为本专利技术不同负载下的隔离精度图(条件:DC24V、25℃)；
[0036]图7为本专利技术不同工作电压下的隔离精度(条件:250Ω、25℃)；
[0037]图8为本专利技术回路窃电采集型的隔离电路图；
[0038]图9为本专利技术有源采集型的电流环隔离电路；
[0039]图10为本专利技术的隔离模块主要性能指标数值图。
[0040]图中标号说明：
[0041]1限压限流电路、2推挽自激振荡电路、3频率微调电路、4电流互感器、5整流滤波电路、6HART信号耦合互感器。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图；对本专利技术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专利技术一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例；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；都属于本专利技术保护的范围。
[0043]实施例1：
[0044]为解决现有技术中，在对变送器的电流输出隔离时，具有相应的局限性，并且需要选用专用隔离芯片，电路复杂、可靠性、成本高的现象，本专利技术在实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，其特征在于：包括后级馈电电路、限压限流电路(1)和整流滤波电路(5)集成的电流环隔离电路；所述后级馈电电路，用于接收来自两线制设备输出的4～20mA电流信号，并通过后级馈电方式，给前级两线制设备供电；所述限压限流电路(1)，用于4～20mA电流信号的输入，并且将4～20mA电流信号形成电压降，加载到推挽自激振荡电路(2)上；所述整流滤波电路(5)，用于输出端振荡信号的整流滤波，且输出的直流电压对用户现场侧两线制变送器供电，同时向后级反馈电流信号，以及利用HART信号耦合互感器(6)进行HART信号隔离。2.根据权利要求1所述的一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，其特征在于：所述推挽自激振荡电路(2)包括三极管、变压器，且外端电性连接有用于调节振荡频率的频率微调电路(3)。3.根据权利要求1所述的一种利用分立元件搭建的后级馈电接收型电流环隔离电路，其特征在于：所述推挽自激振荡电路(2)和整流滤波电路(5)之间设有电流振荡信号转化的电流互感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奕，周凌鑫，
申请(专利权)人：江苏上自一电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：