【多图】电流变送器的工作原理与电路分析

2022-06-10 13:52分类：传感器阅读：

电流变送器的原理与电源电路

电源电路智能变送器关键由工作电压脉冲调制、V- I 转换、输出功率輸出和防护等电源电路组成。

1、工作电压脉冲调制电源电路
针对被变送目标是脉冲信号时，脉冲调制电源电路的功效是数据信号变大或衰减系数；针对被变送目标是模拟信号时，脉冲调制电源电路的功效是D/A 变换。
在数字集成电路中，若想将电桥电路、液位传感器、热电阻等輸出数据信号转换，能够应用差分信号运算放大器、仪表放大器等变大，比如精确测量PT100 的电源电路，如图所示1 所显示。

图1 PT100 的精确测量电源电路
针对数据量輸出感应器或机器设备，那仅有选用D/A 变换技术性了，包含应用DAC 和PWM,如图2 所显示。

图2 DAC 和PWM 电源电路框架图。
应用DAC 设计方案要考虑到DAC 十位数（屏幕分辨率）、线性和参照工作电压的温漂，比如设计方案0.5%的智能变送器最少必须 10 位的ADC,线性低于2LBS.
应用PWM方法要考虑到PWM的十位数，由于PWM方法得加一个带通滤波器才可以获得竖直的交流电压数据信号，因此带通滤波器的响应时间、线性都需要考虑到。
二者对比而言，PWM方法比DAC 方法有成本费优点，故在便宜的智能变送器，响应时间规定不高状况下，PWM方法是非常好的挑选。

2、V- I 变换电源电路
典型性的V- I 变换电源电路，如图所示3 所显示。

图3典型性V- I 变换电源电路。
V- I 变换电源电路也叫恒流源电路。先简易剖析一下其基本原理：
因为运算放大器虚短虚断特点得知，V2 相当于Vin,穿过RL 的电流量（Iout ）相当于穿过R1 的电流量。非常容易获得：

由此可见，负荷电流量Iout 与负荷不相干，只需R1 不会改变，负荷电流量Iout跟键入工作电压Vin正相关。
在具体应用中，R1 要选择高精密超低温漂的电阻器。

3、扩流电源电路
因为在具体运用中运算放大器的輸出工作能力有限定，一般都不大，不适合立即推动负荷，因而得用扩流电源电路，如图4 所显示。

图4 扩流电源电路。

留意，V- I 变换电源电路的负荷并不可以随意选值的，只有在容许范畴内选值，这就是V- I 变换电源电路的带负荷工作能力。以图4为例子，倘若电源电路的负荷电流量（穿过RL 的电流量）为20mA 时，键入工作电压为2.5V,运算放大器LM358 较大输出电压为12V- 1.5V=10.5V,Q1 的Vbe=0.7V,那麼RL 两直流电压较大为10.5- 0.7- 2.5=7.3V,较大RL=7.3V/20mA=365 欧。这就寓意当RL 超过365 欧，且键入工作电压为2.5V 时，将没法再輸出20mA。

三极管Q1 的损耗输出功率也必须考虑到以内。当RL=0 时，Q1的损耗输出功率较大为（12V- 2.5V）*0.02A=0.19W.因而要采用输出功率超过0.2W的三极管。

4、维护电源电路
开关电源接错、过压、浪涌保护器是工业生产上普遍的开关电源难题。开关电源接错是安装设备布线时最非常容易产生的不正确，键入口串连一只二极管就可以避免接错开关电源时毁坏电源电路。

假如键入端加一个全桥电子整流器，那麼即便开关电源接错仍能一切正常工作中。

为避免遭雷击、静电感应充放电、浪涌保护器等动能毁坏智能变送器，智能变送器入口能够改装一只TVS 管来消化吸收一瞬间过电压的动能。一般TVS 工作电压值取比运算放大器極限工作电压稍低，才可以具有维护功效。

假如很有可能遭到遭雷击，TVS 很有可能消化吸收容积不足，氧化锌压敏电阻也是必不可少的，可是氧化锌压敏电阻自身走电会产生一定偏差，如图所示5 所显示。

图6 开关电源维护电源电路构造。