設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路制造技術

本實用新型專利技術揭示了一種設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路，包括輸入電流、負載電阻、第一運算放大器、過流保護模塊以及輸出電壓信號。過流保護模塊包括第二運算放大器、MOS晶體管以及電阻分壓器。第二運算放大器的同相輸入端連接電阻分壓器，第二運算放大器的反相輸入端與負載電阻的一端相連，第二運算放大器的輸出端與所述MOS晶體管的柵極相連。這樣，本實用新型專利技術通過運算放大器、MOS晶體管以及電阻分壓器所組成的過流保護電路模塊來對電流-電壓轉換電路實現精確的過流保護而且反應迅速。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路。
技術介紹
在生產實踐中，尤其是工業變送器上，經常需要將某些在現場采集到的電壓信號轉換為標準的電流信號(0 20mA或者4-20mA)，然后通過雙絞線將電流信號傳輸到后級接收設備。在后級接收設備中，將電流信號再次轉換為電壓信號，供后級電路用于信號調理或進行相關的數據處理。在傳統的電流-電壓轉換電路中，使用如圖1所示的接收電路，其中，“ + ”、“-”為后級接收設備的電流接線端；Rload為負載電阻；Zl為齊納穩壓二極管；Cl 為濾波電容；Ul為運算放大器構成的電壓跟隨器；電阻Rl為齊納穩壓二極管Zl的限流保護電阻；電阻R2為Ul的輸入端保護電阻。輸入電流信號，為電流環電流信號Iin從“ + ”端流入，流經負載電阻IUoad,進行電流-電壓的轉換，形成負載電壓Vload Vload = Iin χ Rload最后從“_”端流出。運算放大器Ul接收負載電壓Vload作為其同相端” IN+”的輸入信號，經過阻抗變換之后，在輸出端“ out ”輸出最終的電壓信號Vout。為了保護負載電阻Rload之后的接收端口內的電路元器件，需要在負載電阻后面加上由電阻Rl和齊納穩壓二極管Zl組成的過流保護電路，其保護值為電流信號Iin的安全上限值在負載電阻上形成的負載電壓Vload。當電流信號超過安全上限時，負載電壓 Vload將會高于齊納穩壓二極管Zl的電壓保護值，使齊納穩壓二極管Zl反向擊穿，故，負載電壓Vload被限制在齊納穩壓二極管Zl的擊穿電壓，從而實現對后級電路的保護。由于齊納穩壓二極管本身的工作特性，導致傳統的齊納管過流保護電路存在著一定的缺點。齊納管是利用其內部的擊穿區具有穩定電壓的特性工作的，穩定電壓值即為齊納管在正常工作時穩壓管兩端的電壓值。這個電壓值具有較大的離散性，隨穩壓管工作電流和溫度的不同而不同；即使同一型號的齊納穩壓二極管，不同批次的齊納管的穩壓值也存在10%左右的偏差。因此，在接收設備的保護電路中使用齊納管進行過流保護，其電流值安全上限至少會存在10%以上的偏差，對于需要精確過流保護的應用場合，無法滿足工作需要。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提出一種改進的設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路，其具有精確的過流保護而且反應迅速。為實現上述目的，本技術提出如下技術方案一種設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路，包括輸入電流、負載電阻、第一運算放大器、過流保護模塊以及輸出電壓信號，其特征在于所述過流保護模塊包括第二運算放大器、MOS晶體管以及電阻分壓器，所述第二運算放大器的同相輸入端連接所述電阻分壓器，所述第二運算放大器的反相輸入端與所述負載電阻的一端相連，所述第二運算放大器的輸出端與所述MOS晶體管的柵極相連。適宜地，所述電阻分壓器連接在電路的工作電源與“地”之間，并包括兩個相互串聯的第一電阻和第二電阻，所述第二運算放大器的同相輸入端連接在所述第一電阻與第二電阻之間。適宜地，所述MOS晶體管的漏極接“地”。適宜地，所述電流-電壓轉換電路還包括第三電阻，所述第三電阻的一端連接在所述第一運算放大器的同相輸入端，而另一端與所述MOS晶體管的源級相連。適宜地，所述電流-電壓轉換電路還包括濾波電容，所述濾波電容連接在所述第三電阻的另一端與“地”之間。適宜地，所述負載電阻連接在所述輸入電流的正、負接線端之間，適宜地，所述第一運算放大器的反相輸入端與其輸出端相連，所述輸出端輸出所述輸出電壓信號。與現有技術相比，本技術的電流-電壓轉換電路通過運算放大器、MOS晶體管以及電阻分壓器所組成的過流保護電路模塊實現精確的過流保護而且反應迅速，另外整個電路還具有簡單穩定的優點，在實際使用效果良好。附圖說明圖1為現有技術中的設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路的原理圖。圖2為本技術的設有過流保護電路模塊的電流-電壓轉換電路的原理圖。具體實施方式下面將結合本技術的附圖，對本技術實施例中技術方案進行清楚、完整的描述。本技術提出了一種設有過流保護模塊的電流-電壓轉換電路，其用于后級設備的電流環接收電路上，可進行精確的過流保護從而保障后級設備接收電路安全性的電路，具體實施電路如圖2所示。上述設有過流保護模塊的電流-電壓轉換電路，取消了
技術介紹
中所描述的由電阻Rl和齊納穩壓二極管Zl所組成的過流保護模塊，而改為新的過流保護模塊。具體地，本技術環路的過流保護電路包括后級接收設備的電流接線端“+” 和“_”、負載電阻lUoad、濾波電容Cl、第一運算放大器Ul構成的電壓跟隨器以及上述新的過流保護模塊。其中第三電阻R2為第一運算放大器Ul的輸入端保護電阻；輸入電流信號， 即電流環電流信號Iin從“ + ”端流入，流經負載電阻IUoad,進行電流-電壓的轉換，形成負載電壓Vload Vload = Iin χ Rload最后從“_”端流出。第一運算放大器Ul接收負載電壓Vload作為其同相端”IN+” 的輸入信號，經過阻抗變換之后，在其輸出端“out”輸出最終的電壓信號Vout。上述新的過流保護模塊包括第二運算放大器U2、金屬氧化物半導體晶體管Ql以及電阻分壓器。其中，金屬氧化物半導體晶體管Ql簡稱MOS晶體管，低電平驅動時導通，高電平時截止；Vcc為接收電路的工作電源。電阻分壓器連接在工作電源Vcc與“地”之間，并包括第一電阻R3與第二電阻R4，其中，第一電阻R3的上端與工作電源Vcc連接，其下端與第二電阻R4上端、以及第二運算放大器U2的同相輸入端“IN+”連接。第二電阻R4下端與 “地”連接。第二運算放大器U2的反相輸入端“IN-”與負載電阻Rload的上端連接，其輸出端“OUT”與MOS晶體管Ql的柵極G連接。MOS晶體管Ql的源極S與電阻R2的左端連接， 而其漏極D與“地”連接。這樣，工作電源Vcc構成電壓比較器電路形式，其同相輸入端” IN+”從由第一、第二電阻R3、R4組成的電阻分壓器取得設定電壓Vset，Vset = R4/(R3+R4) xVcc。通過選擇不同阻值比的第一、第二電阻R3、R4，可以得到所需的設定電壓Vset。接收電路正常工作時，電流Iin流經負載電阻Rload形成負載電壓Vload，此負載電壓信號同時送到第一、第二運算放大器Ul、U2。第一運算放大器Ul仍作為電壓跟隨器， 將負載電壓信號Vload進行阻抗變換后，向后級電路輸出電壓信號Vout。第二運算放大器 U2反相輸入端“IN-”接收到負載電壓Vload信號后，與同相端“IN+”輸入信號Vset進行比較，如當前電流環電流信號轉換后的電壓Vload小于設定電壓Vset，即表明此時電流信號小于安全值上限，無須進行過流保護，因此運算放大器U2輸出端“out”輸出高電平，MOS晶體管Ql截止。當電流環電流信號Iin超過正常工作的上限值時，即Vload > Vset，第二運算放大器U2輸出低電平，MOS晶體管Ql導通，輸入電流信號有一部分流經MOS晶體管Q1， 使經過負載電阻IUoad上的電流減小，負載電壓Vload降低，從而對負載電阻IUoad后級的電路元器件進行保護。通過上述描述可知，本技術提出了一種改進的設有過流本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：金振華，劉中，錢誠，凡冬青，
申請(專利權)人：魏德米勒電聯接國際貿易上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：