[发明专利]一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路及方法

权利要求书

1.一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于，包括：主控模块、恒流发生模块、4-20mA检测模块、4-20mA输入模块；所述恒流发生模块、4-20mA检测模块、4-20mA输入模块均与所述主控模块通信连接，所述恒流发生模块、4-20mA输入模块均与所述4-20mA检测模块通信连接，通过所述主控模块对所述恒流发生模块、4-20mA输入模块进行控制，并对4-20mA的电流进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述主控模块为微控制器U1，所述微控制器U1通过两个GPIO管脚实现恒流发生模块的输出使能控制和恒流发生模块的输出电流切换，所述微控制器U1通过另外一个GPIO管脚控制4-20mA输入模块中4-20mA的输入使能。

3.根据权利要求2所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述恒流发生模块包括电流选择电路、一级恒流电路、二级恒流电路；通过所述电流选择电路实现三个不同的电流输出选择，三个不同的电流输出分别为零电流、第一自检电流、第二自检电流，通过所述一级恒流电路实现恒流输出，为所述二级恒流电路提供驱动，通过所述二级恒流电路实现最终的电流输出。

4.根据权利要求3所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述电流选择电路包括电阻R1～R5、三极管Q1、三极管Q2，微控制器U1通过第一GPIO管脚与三极管Q1的基极连接，电阻R1设置在第一GPIO管脚与三极管Q1的基极之间，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与一级恒流电路连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3与电源端连接，三极管Q1的集电极处设置有第一测试点TP1，微控制器U1通过第二GPIO管脚与三极管Q2的基极连接，电阻R2设置在第二GPIO管脚与三极管Q2的基极之间，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R4与三极管Q1的集电极连接，三极管Q2的集电极通过电阻R5接地。

5.根据权利要求4所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述一级恒流电路包括误差放大芯片U2、电容C1、MOS管Q3、电阻R6、R7，误差放大芯片U2的正相输入端与三极管Q1的集电极连接，反相输入端与MOS管Q3的漏极并联后通过电阻R6接地，输出端与MOS管Q3的栅极连接，电容C1连接在误差放大芯片U2的反相输入端与输出端之间，MOS管Q3的源极通过电阻R7与电源端连接，并与二级恒流电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述二级恒流电路包括误差放大芯片U3、电容C2、MOS管Q4、电阻R8、二极管D1，误差放大芯片U3的正相输入端与MOS管Q3的源极连接，反相输入端与MOS管Q4的源极并联后通过电阻R8与电源端连接，输出端与MOS管Q4的栅极连接，电容C2连接在误差放大芯片U3的反相输入端与输出端之间，MOS管Q4的漏极通过二极管D1与4-20mA检测模块连接。

7.根据权利要求6所述的一种SIL2安全等级的4-20mA输入检测电路，其特征在于：所述4-20mA检测模块包括ADC芯片U4、输入滤波电路、阻抗匹配电路、采样电阻R9；所述输入滤波电路包括电阻R10、电容C3，所述阻抗匹配电路包括运算放大器U5，所述ADC芯片U4的一端与所述微控制器U1连接，另一端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与运算放大器U5的输出端连接，电容C3的一端连接至电阻R10与ADC芯片U4之间，另一端接地，运算放大器U5的反相输入端与输出端连接，形成跟随器，正相输入端与二极管D1并联后通过电阻R9接地。