[发明专利]一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路

说明书

一种PWM控制的4‑20mA恒流输出电路，包括波形变换模块、电流负反馈模块、保护模块，所述波形变换模块用于将PWM信号转换为直流电压信号，波形变换模块的输出端与电流负反馈模块的输入端连接，所述电流负反馈模块用于将直流电压信号转换为电流信号，电流负反馈模块的输出端与保护模块的输入端连接，通过保护模块输出4‑20mA恒定电流，所述波形变换模块通过一光耦隔离模块连接PWM信号，其能稳定输出4‑20mA恒定电流，并能提高电路的抗干扰能力，以及提高电路的带载能力。

技术领域

本发明涉及恒流输出电路领域，特别涉及一种PWM控制的4-24mA恒流输出电路。

背景技术

工业上常常需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，为了将这些非电信号传输到几百米外的控制室或显示设备上，必须要先将其转换成模拟量电信号。由于电流信号不容易受干扰，并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不会影响电流信号的精度，在普通双绞线上可传输数百米，故工业上广泛采用4-20mA电流信号来传输模拟量。

目前，现有的4-20mA恒流输出电路有两种，一种是采用V-I转换电路来实现4-20mA电流信号输出，由主控芯片控制D/A转换芯片的输出电压，进而控制由放大器、三极管等元件组成的恒流电路的输出电流，但是，这种电路的制作成本较高，通用性较低。另一种是由PWM控制的4-20mA恒流输出电路，这种电路直接由主控芯片产生PWM电压信号，通过改变PWM的占空比控制经过低通滤波电路后的直流电压信号，进而控制恒流电路的输出电流，但是，这种电路的PWM和输出电流信号之间没有隔离，容易受到外界干扰。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，能稳定输出4-20mA恒定电流，并能提高电路的抗干扰能力，以及提高电路的带载能力。

本发明的技术方案是：一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，包括波形变换模块、电流负反馈模块、保护模块，所述波形变换模块用于将PWM信号转换为直流电压信号，波形变换模块的输出端与电流负反馈模块的输入端连接，所述电流负反馈模块用于将直流电压信号转换为电流信号，电流负反馈模块的输出端与保护模块的输入端连接，通过保护模块输出4-20mA恒定电流，所述波形变换模块通过一光耦隔离模块连接PWM信号。

进一步的，所述光耦隔离模块包括NPN型三极管Q1、光耦U1，所述三极管Q1的基极经电阻R2接收PWM信号，三极管Q1的集电极经电阻R3连接电源，三极管Q1的发射极与光耦U1的正极输入端连接，所述光耦U1的负极输入端连接数字地，且光耦U1的负极输入端经电阻R1连接PWM信号，所述光耦U1的第一输出端经电阻R4连接电源，且第一输出端与波形变换模块的输入端连接，所述光耦U1的第二输出端连接模拟地。

进一步的，所述波形变换模块包括与非逻辑门U2、二阶低通滤波器，所述与非逻辑门U2的第一输入端与电源端连接，并接入基准电压Vref，与非逻辑门U2的第二输入端与光耦隔离模块的输出端连接，与非逻辑门U2的接地端连接模拟地，所述二阶低通滤波器的电阻R6与电阻R7串联，所述电阻R6与与非逻辑门U2的输出端连接，所述电阻R7的两端设置并联的电容C1、电容C2，所述电容C1、电容C2共同连接模拟地。

进一步的，所述与非逻辑门U2的第二输入端与光耦隔离模块的输出端之间设置电阻R5。

进一步的，所述基准电压Vref由基准电压芯片提供。