4～20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及4?20毫安电流环供电的仪表设备领域，尤其涉及一种4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路。
【背景技术】
[0002]4?20毫安电流输入设备种类繁多，涉及工业自动化领域大部分仪器仪表，如压力变送器，温度变送器，阀门定位器，电动执行机构等。目前上述4?20毫安电流输入输出设备一般不具有过流保护电路。少数有过流保护电路的也纯在各种缺陷，如过流保护值不精确，过流保护电路本身消耗较高电压，过流保护电路功耗较大，影响设备本身的线性。
【发明内容】
[0003]本实用新型是针对现有技术的不足，提供了一种4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路，该电路消耗较少的电流，并具有高精度的过流保护值，同时消耗的电压小，适用于由外接4~20mA电流环路供电的电流输入型设备。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为:一种4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路，包括4?20毫安电流环路、电压基准模块、MOS管、比较器以及若干电阻，所述比较器的同相输入端分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第二电阻的另一端与电压基准模块的输出端连接，第三电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的反相输入端与第四电阻的一端、MOS管的源极连接，第四电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管的漏极与4?20晕安用电设备的一端连接，4?20晕安用电设备的另一端与4?20 _安电流环正极连接，所述4?20毫安电流环正极经第一电阻与电压基准模块的输入端连接，电压基准模块的接地端与4?20毫安电流环负极连接。
[0005]所述比较器的电源输入正极经一稳压管与4?20毫安电流环正极连接，比较器的电源输入负极与4?20毫安电流环负极连接。
[0006]所述比较器采用型号为TLV2252的运放。
[0007]所述电压基准模块采用型号为REF3112的电压基准模块。
[0008]所述第二电阻、第三电阻、第四电阻均为精密电阻。
[0009]本实用新型采用上述技术方案的有益效果为:由于本4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路包括4?20毫安电流环路、电压基准模块、MOS管、比较器以及若干电阻，所述比较器的同相输入端分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第二电阻的另一端与电压基准模块的输出端连接，第三电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的反相输入端与第四电阻的一端、MOS管的源极连接，第四电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管的漏极与4?20毫安用电设备的一端连接，4?20毫安用电设备的另一端与4?20毫安电流环正极连接，所述4?20毫安电流环正极经第一电阻与电压基准模块的输入端连接，电压基准模块的接地端与4?20毫安电流环负极连接。当电流环的电流小于设置的电流保护阈值时，第四电阻R4的电压V2小于VI，因此运放输出高电平使N沟道MOS管Ql —直处于导通状态，Ql的导通压降极低，可以近似为0V，此时保护电路损失的电压为MOS管Ql DS(漏源)电压与电阻R4两端电压之和，损失的电压很小。当某种原因导致环路电流升高超过设置的电流保护阈值的瞬间，运放会通过调整Ql的GS电压使其工作在线性区，维持电流的值在Vl/R4o
[0010]总之，本电路能实现精确值电流保护电路，同时该电路消耗电压减少至0.4V，并且通过合理的器件选型使其消耗很少的电流。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的的电路图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0013]参见图1，一种4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路的实施例，包括4?20毫安电流环路、电压基准模块U1、MOS管Q1、比较器U2以及若干电阻。所述比较器的同相输入端分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第二电阻的另一端与电压基准模块的输出端连接，第三电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的反相输入端与第四电阻R4的一端、MOS管的源极连接，第四电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的输出端与MOS管的栅极连接。所述比较器的电源输入正极经一稳压管Zl与4?20 _安电流环正极连接，比较器的电源输入负极与4?20 _安电流环负极连接。MOS管的漏极与4?20毫安用电设备的一端连接，4?20毫安用电设备的另一端与4?20毫安电流环正极连接，所述4?20毫安电流环正极经第一电阻Rl与电压基准模块的输入端连接，电压基准模块的接地端与4?20毫安电流环负极连接。
[0014]所述电压基准模块Ul采用TI公司的型号为REF3112的电压基准模块。目的是为过流保护电路提供精确的参考电压值。REF3112是1.2V的电压基准，仅消耗115微安的电流，2%。的精度，并具有优秀的抗干扰性能。所述比较器U2采用TI公司的型号为TLV2252的运放，是过流保护电路阈值比较运放，同样低功耗，共模输入电压可至0V，十分适合低电压阈值比较，为实现精确电流保护。所述第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4均为精密电阻，通过合理配比可以实现电流保护点偏差±0.5mA。
[0015]本实施例的电路设置的电流保护阈值为30mA，采样电阻R4值为10欧姆，因此设置电阻R2和R3的分压点Vl点电压为Vl=0.03X10=0.3V。当电流环的电流小于30mA时，检流电阻R4的电压V2小于VI，因此运放输出高电平使N沟道MOS管Ql —直处于导通状态，Ql的导通压降极低，可以近似为0V，此时保护电路损失的电压为MOS管Ql DS(漏源)电压与电阻R4两端电压之和，约为0.3V，因此损失的电压很小；当某种原因导致环路电流升高超过30mA的瞬间，运放会通过调整Ql的GS电压使其工作在线性区，维持电流的值在V1/R4，本例中为30mA。
[0016]所述4-20毫安电流环路为用电设备供电，当流过检流电阻R4上的电流超过阈值时，过流保护电路就会控制MOS管Ql使其电流恒定在阈值。
【主权项】
1.一种4?20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路，其特征在于:包括4?20毫安电流环路、电压基准模块、MOS管、比较器以及若干电阻，所述比较器的同相输入端分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第二电阻的另一端与电压基准模块的输出端连接，第三电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的反相输入端与第四电阻的一端、MOS管的源极连接，第四电阻的另一端与4?20毫安电流环负极连接，所述比较器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管的漏极与4?20毫安用电设备的一端连接，4?20毫安用电设备的另一端与4?20毫安电流环正极连接，所述4?20毫安电流环正极经第一电阻与电压基准模块的输入端连接，电压基准模块的接地端与4?20毫安电流环负极连接。
2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于:所述比较器的电源输入正极经一稳压管与4?20 _安电流环正极连接，比较器的电源输入负极与4?20晕安电流环负极连接。
3.根据权利要求1或2所述的过流保护电路，其特征在于:所述比较器采用型号为TLV2252的运放。
4.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于:所述电压基准模块采用型号为REF3112的电压基准模块。
5.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于:所述第二电阻、第三电阻、第四电阻均为精密电阻。
【专利摘要】一种4～20毫安电流环供电的仪表设备的过流保护电路，包括4～20毫安电流环路、电压基准模块、MOS管、比较器以及若干电阻，所述比较器的同相输入端分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端连接，第二电阻的另一端与电压基准模块的输出端连接，第三电阻的另一端与4～20毫安电流环负极连接，所述比较器的反相输入端与第四电阻的一端、MOS管的源极连接，第四电阻的另一端与4～20毫安电流环负极连接，所述比较器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管的漏极与4～20毫安用电设备的一端连接，4～20毫安用电设备的另一端与4～20毫安电流环正极连接。该电路消耗较少的电流,并具有高精度的过流保护值,同时消耗的电压小。
【IPC分类】H02H9-02
【公开号】CN204271626
【申请号】CN201420789592
【发明人】赵俊奎, 艾军
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月15日