一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信號電路領域，具體是一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，一般是通過將PWM轉換成電壓信號，經(jīng)線性光耦或隔離運放實現(xiàn)信號隔離，再通過電壓電流轉換電路轉換為4-20mA信號。這種電路較復雜，元器件較多，生產(chǎn)成本也較高。
[0003]【實用新型內(nèi)容】本實用新型的目的是提供一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:
[0005]一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，其特征在于:包括型號為HCPL-0600的高速光耦Ul、型號為TS5A3160的模擬開關U2、運算放大器0P07、型號為TL431的精密基準電壓源U3，其中:
[0006]所述高速光耦Ul的第一引腳、第四引腳空置，高速光耦Ul的第二引腳通過電阻Rl引入PWM方波信號，高速光耦Ul的第三引腳接GND，高速光耦Ul的第五引腳接CGND，高速光耦Ul的第六引腳與模擬開關U2的第六引腳連接，高速光耦Ul的第七引腳空置，高速光耦Ul的第八引腳通過電阻R2與模擬開關U2的第六引腳連接，且高速光耦Ul的第八引腳還接入+5V電壓，由高速光耦U1、電阻R1、電阻R2構成PWM隔離電路；
[0007]所述模擬開關U2的第一引腳與精密基準電壓源U3的參考端連接，模擬開關U2的第一引腳與第二引腳之間連接有電容Cl，且模擬開關U2的第二引腳還與精密基準電壓源U3的陽極端共接后接CGND，精密基準電壓源U3的陰極端與模擬開關U2的第一引腳共接后再通過電阻R3接入+24V電壓，模擬開關U2的第三引腳接CGND，模擬開關U2的第四引腳通過依次串聯(lián)的電阻R4、電阻R5與運算放大器0P07的同相輸入端連接，電阻R5兩端還分別連接有電容C2、電容C3后再共接接CGND，模擬開關U2的第五引腳接+5V電壓，由模擬開關U2、精密基準電壓源U3、電阻R3-R5、電容C1-C3構成信號調(diào)理電路；
[0008]所述運算放大器0P07的反相輸入端通過精密電阻R6接CGND，運算放大器0P07的正、負電源端分別對應接入+12V電壓、-12V電壓，運算放大器0P07的反相輸入端與輸出端之間連接有電容C4，電容C4上并聯(lián)有負載RL，由運算放大器0P07、精密電阻R6、電容C4構成電壓電流轉換電路。
[0009]本實用新型提供了一種低成本、高可靠性的PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，采用由型號為HCPL-0600的高速光耦Ul組成PWM隔離電路，以保證PWM方波信號能升到較高的頻率，且減小了信號失真；采用型號為TS5A3160的模擬開關U2、型號為TL431的精密基準電壓源U3，實現(xiàn)PWM信號波形修正，再經(jīng)過R4、R5、C2、C3組成的二階無源濾波，生成電壓幅值與PWM信號占空比成線性變化的直流電壓信號；采用運算放大器0P07、精密電阻R6、電容Cl，實現(xiàn)直流電壓信號向4?20mA電流信號轉換。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，包括型號為HCPL-0600的高速光耦Ul、型號為TS5A3160的模擬開關U2、運算放大器0P07、型號為TL431的精密基準電壓源U3，其中:
[0012]高速光耦Ul的第一引腳、第四引腳空置，高速光耦Ul的第二引腳通過電阻Rl引入PWM方波信號，高速光耦Ul的第三引腳接GND，高速光耦Ul的第五引腳接CGND，高速光耦Ul的第六引腳與模擬開關U2的第六引腳連接，高速光耦Ul的第七引腳空置，高速光耦Ul的第八引腳通過電阻R2與模擬開關U2的第六引腳連接，且高速光耦Ul的第八引腳還接A+5V電壓，由高速光耦U1、電阻R1、電阻R2構成PWM隔離電路；
[0013]模擬開關U2的第一引腳與精密基準電壓源U3的參考端連接，模擬開關U2的第一引腳與第二引腳之間連接有電容Cl，且模擬開關U2的第二引腳還與精密基準電壓源U3的陽極端共接后接CGND，精密基準電壓源U3的陰極端與模擬開關U2的第一引腳共接后再通過電阻R3接入+24V電壓，模擬開關U2的第三引腳接CGND，模擬開關U2的第四引腳通過依次串聯(lián)的電阻R4、電阻R5與運算放大器0P07的同相輸入端連接，電阻R5兩端還分別連接有電容C2、電容C3后再共接接CGND，模擬開關U2的第五引腳接+5V電壓，由模擬開關U2、精密基準電壓源U3、電阻R3-R5、電容C1-C3構成信號調(diào)理電路；
[0014]運算放大器0P07的反相輸入端通過精密電阻R6接CGND，運算放大器0P07的正、負電源端分別對應接入+12V電壓、-12V電壓，運算放大器0P07的反相輸入端與輸出端之間連接有電容C4，電容C4上并聯(lián)有負載RL，由運算放大器0P07、精密電阻R6、電容C4構成電壓電流轉換電路。
[0015]本實用新型具有電阻R1、R2、高速光耦HCPL-0600組成的PWM隔離電路，與模擬開關TS5A3160、精密電壓基準源TL431、電阻R3?R5、電容Cl?C3組成的信號調(diào)理電路，由運放0P07、精密電阻R6、電容Cl組成的電壓電流轉換電路。
[0016]PWM隔離電路使用型號為HCPL-0600的高速光耦Ul，以保證PWM方波信號能升到較高的頻率，且減小了信號失真。
[0017]信號調(diào)理電路使用型號為TS5A3160的模擬開關U2、型號為TL431的精密基準電壓源U3，實現(xiàn)PWM信號波形修正。經(jīng)高速光耦Ul隔離后PWM方波信號，受光耦特性影響，其上升/下降延時增大，同時方波信號電壓幅值受電源電壓影響，若直接濾波轉換為直流信號，信號幅值與PWM占空比的線性比例誤差較大，無法滿足傳輸精度要求，因此需要進行波形修正。電路使用精密基準電壓源U3提供精密、穩(wěn)定的2.5V電壓。電路使用2選I模擬開關U2，將PWM信號接至通道選擇端，2.5V、OV電壓接至兩路通道輸入端，通道輸出端則輸出上升/下降沿陡峭、幅值穩(wěn)定為2.5V、占空比與原PWM信號相同的方波信號。再經(jīng)過R4、R5、C2、C3組成的二階無源濾波，生成電壓幅值與PWM信號占空比成線性變化的直流電壓信號 Vsig0
[0018]電壓電流轉換電路使用運算放大器0P07、精密電阻R6、電容Cl，實現(xiàn)直流電壓信號Vsig向4?20mA電流信號轉換。運算放大器0P07可輸出30mA電流，不需要增加電流放大元件。電路接入負載RL后，流經(jīng)RL的電流I=Vsig/R10，與PWM占空比成線性比例，電流范圍為O?25mA，在一定負載阻值范圍內(nèi)，與負載RL大小無關。設定PWM占空比范圍為16%?80%，則所述電路輸出隨PWM占空比線性變化的4?20mA電流信號。
【主權項】
1.一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，其特征在于:包括型號為HCPL-0600的高速光耦Ul、型號為TS5A3160的模擬開關U2、運算放大器0P07、型號為TL431的精密基準電壓源U3，其中: 所述高速光耦Ul的第一引腳、第四引腳空置，高速光耦Ul的第二引腳通過電阻Rl引入PWM方波信號，高速光耦Ul的第三引腳接GND，高速光耦Ul的第五引腳接CGND，高速光耦Ul的第六引腳與模擬開關U2的第六引腳連接，高速光耦Ul的第七引腳空置，高速光耦Ul的第八引腳通過電阻R2與模擬開關U2的第六引腳連接，且高速光耦Ul的第八引腳還接A+5V電壓，由高速光耦U1、電阻R1、電阻R2構成PWM隔離電路； 所述模擬開關U2的第一引腳與精密基準電壓源U3的參考端連接，模擬開關U2的第一引腳與第二引腳之間連接有電容Cl，且模擬開關U2的第二引腳還與精密基準電壓源U3的陽極端共接后接CGND，精密基準電壓源U3的陰極端與模擬開關U2的第一引腳共接后再通過電阻R3接入+24V電壓，模擬開關U2的第三引腳接CGND，模擬開關U2的第四引腳通過依次串聯(lián)的電阻R4、電阻R5與運算放大器0P07的同相輸入端連接，電阻R5兩端還分別連接有電容C2、電容C3后再共接接CGND，模擬開關U2的第五引腳接+5V電壓，由模擬開關U2、精密基準電壓源U3、電阻R3-R5、電容C1-C3構成信號調(diào)理電路； 所述運算放大器0P07的反相輸入端通過精密電阻R6接CGND，運算放大器0P07的正、負電源端分別對應接入+12V電壓、-12V電壓，運算放大器0P07的反相輸入端與輸出端之間連接有電容C4，電容C4上并聯(lián)有負載RL，由運算放大器0P07、精密電阻R6、電容C4構成電壓電流轉換電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種PWM轉4-20mA信號隔離轉換電路，包括由高速光耦U1、電阻R1、電阻R2構成PWM隔離電路，由模擬開關U2、精密基準電壓源U3、電阻R3-R5、電容C1-C3構成信號調(diào)理電路，由運算放大器OP07、精密電阻R6、電容C4構成電壓電流轉換電路。本實用新型具有低成本、高可靠性的優(yōu)點。
【IPC分類】H03K19-14
【公開號】CN204272077
【申請?zhí)枴緾N201420812615
【發(fā)明人】李大欽, 王波
【申請人】合肥英特電力設備有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月18日