[发明专利]一种电流输出电路及其电流输出方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流输出电路及其电流输出方式。

背景技术

电流输出电路适用于工业控制、楼宇控制等现场，它的主要应用是控制工业或楼宇现场的变频器、阀门等对象，实现工业现场各种参数和楼宇环境的自动控制。

目前而言，4-20mA/0-20mA电流信号是一种IEC(国际电工委员会)规定的应用在工业现场和楼宇控制中的模拟信号标准，用于信号的输入和输出，对于控制系统的输出，电流信号主要用于控制阀门的开度或者电机的速度控制从而实现了系统的自动控制。随着变频技术的不断应用，由于大功率电机变速、启停、开关闭合对控制系统设备的干扰也越来越大，对控制系统也有的影响，所以一般输出电路都采用隔离的方式来抑制外接的噪声干扰。

在电流输出电路中电流源共电源和电流源共地两种最为常见，如图1和图2所示。图1为电流源共电源电流信号输出，电流从电源到恒流源I1流出后经过负载RL返回到地；图2为电流源共地电流信号输出，对于共地的电流输出，电流从电源流出经过负载RL返回恒流源电路I2和I3，最后到地。由于控制阀、变频器的电流接受电路一般都没有特别的隔离措施、所以控制系统在同时控制多路控制阀或者是变频器的时候，如果各个电流输出信号没有隔离(隔离会增加很大成本)，各个信号输出的信号地有可能连接在一起，导致负载RL2和RL3上信号均流现象，导致控制系统故障，所以电流输出电路一般都采用电流源共电源的方式进行输出。在采用电流源共电源方式进行电流信号输出时，电流的反馈电阻是共电源的，和电源信号连在一起，常规的设计就需要将电流反馈信号通过电阻比例转移到共地的电平信号才能和DAC的电压输出信号进行比较，这个电路至少需要3-5颗高精度的精密电阻才能达到0.2％以上的电流传输精度的要求，电路结构复杂，成本高。

现有的大多数模拟输出电路采用图3类似的方案，在此方案中，MCU产生PWM1，PWM1数字脉冲信号通过占空比的调整来表示输出不同的电流，数字信号通过二阶滤波电路后变为模拟电压信号ADC1。ADC1电压通过电流输出电路转化为信号输出，由于输出电流信号正端和电源连在一起(即共电源)，所以电流反馈电阻R10上的电压需要通过R4、R5、R6、R7组成的比例电路调整后才等于ADC1的电压信号，最终电流输出信号的值等于ADC1/R10。该电路要求电阻R4、R5、R6、R7、R10都为高稳定性的精密电阻，否则反馈回路和采样电路的电阻比值不相同，会导致电流输出的负载调整率、电压调整率都会很差，达不到0.1％的精度要求。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种电流源共电源电流输出电路及其电流输出方式，只需一个精密电阻就能够完美实现电流的信号反馈和输出，实现高精度的信号输出要求，电路结构简单，成本低，信号输出精度高。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种电流输出电路，其包括：基准单元、信号切换单元以及电流输出单元，其中，

所述基准单元用于产生基准电压信号；

所述基准单元产生的所述基准电压信号输入到所述信号切换单元，所述控制器的输出信号也输入到所述信号切换单元；所述信号切换单元用于将所述基准电压信号和所述控制器的输出信号由共地偏移到共电源；

所述信号切换单元的输出输入到所述电流输出单元；所述电流输出单元用于将VDA电源通过精密电阻进行反馈和所述信号切换单元的输出进行比较，然后输出最终共电源的电流。

较佳地，所述基准单元包括：基准芯片及其外围电路，所述基准芯片用于产生基准电压信号，进一步地，

所述基准单元的输出为负基准电压信号。

较佳地，所述基准芯片为可控精密稳压源。

较佳地，信号切换单元包括：相互连接的隔离单元以及滤波单元；

所述隔离单元与所述基准单元相连，且与所述控制器的输出端相连，所述隔离单元用于抑制所述电流输出单元的输出端引入的噪声，还用于将所述控制器的输出信号由对地的高低电平转化为所述基准电压信号和电源之间的切换，进而将所述控制器的输出信号的占空比与所述隔离单元的输出的占空比分别对应；

所述滤波单元与所述电流输出单元相连，所述滤波单元用于将所述隔离单元的输出的占空比转化为相对应的电压信号。

较佳地，所述隔离单元包括：相互连接的光耦以及开关切换芯片，所述基准单元的输出与所述开关切换芯片的输入相连，所述控制器的输出信号输入到所述光耦；所述开关切换芯片的输出与所述滤波单元相连。

较佳地，所述滤波单元为二阶滤波单元。