兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源的制作方法
【專利說(shuō)明】?jī)杉?jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及集成電路供電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源。
【背景技術(shù)】
[0003]變送器是工業(yè)過(guò)程控制中最重要的現(xiàn)場(chǎng)儀表，可用于壓力、差壓、溫度、液位、流量等多種參數(shù)的測(cè)量。它通過(guò)傳感器對(duì)過(guò)程變量進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后成為4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，或直接通過(guò)數(shù)字通訊方式與控制室交換信息。隨著工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平的不斷提高，工藝流程的大型化、復(fù)雜化及計(jì)算機(jī)控制的應(yīng)用，對(duì)變進(jìn)器的性能、功能、智能化程度、通訊規(guī)程、測(cè)量精度、量程比、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、各種影響量指標(biāo)等都提出了新的更高要求。變送器的優(yōu)劣，直接關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。作為從4~20mA向全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)渡時(shí)期的標(biāo)準(zhǔn)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道(HART，Highway AddressableRemote Transducer)協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)是在兼容傳統(tǒng)電流環(huán)通信的同時(shí)還可以利用同一電纜進(jìn)行雙向數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)諸如修改量程、維護(hù)、診斷等功能，幫助改善生產(chǎn)質(zhì)量，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
[0004]與普通的4~20mA變送器相比，基于HART總線的智能變送器節(jié)省了大量電纜，提高了測(cè)量精度和可靠性，但同時(shí)也增加了儀表內(nèi)部功耗，儀表的電源設(shè)計(jì)變得十分關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)中采用單穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)模式，即采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源或者線性穩(wěn)壓電源為智能變送器供電。然而，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的供電效率尚、輸出功率大但輸出電壓中所含紋波較大，線性穩(wěn)壓電源不易受電磁干擾、紋波小但電源效率低，單穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)模式不能同時(shí)滿足高效率和低紋波電壓要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源，將開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源配合使用，為智能變送器提供高效率、低紋波的電源電壓。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源，包括電壓比較器、振蕩器、放大器、開(kāi)關(guān)管、電感、穩(wěn)壓二極管、TL431集成電路、第一儲(chǔ)能電容、第二儲(chǔ)能電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻以及第五電阻；
所述電壓比較器的第一輸入端適于接收參考電壓，所述電壓比較器的第二輸入端連接所述第一電阻的一端和所述第二電阻的一端，所述電壓比較器的輸出端連接所述振蕩器的輸入端，所述振蕩器的輸出端連接所述放大器的輸入端，所述放大器的輸出端連接所述開(kāi)關(guān)管的控制端，所述開(kāi)關(guān)管的第一端適于接收電池電壓，所述開(kāi)關(guān)管的第二端連接所述電感的一端和所述穩(wěn)壓二極管的陰極，所述電感的另一端連接所述第二電阻的另一端、所述第三電阻的一端和所述第一儲(chǔ)能電容的一端并適于輸出第一電源電壓，所述第三電阻的另一端連接所述第四電阻的一端、所述TL431集成電路的陰極以及所述第二儲(chǔ)能電容的一端并適于輸出第二電源電壓，所述第四電阻的另一端連接所述第五電阻的一端和所述TL431集成電路的基準(zhǔn)極，所述第一電阻的另一端、所述第二儲(chǔ)能電容的另一端、所述TL431集成電路的陽(yáng)極、所述第五電阻的另一端、所述第一儲(chǔ)能電容的另一端以及所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地。
[0007]可選的，所述兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源還包括適于產(chǎn)生所述參考電壓的參考電壓產(chǎn)生電路，所述參考電壓產(chǎn)生電路包括第六電阻和第七電阻；所述第六電阻的一端適于接收所述電池電壓，所述第六電阻的另一端連接所述第七電阻的一端并適于輸出所述參考電壓，所述第七電阻的另一端接地。
[0008]可選的，所述開(kāi)關(guān)管為NMOS晶體管；所述開(kāi)關(guān)管的控制端為NMOS晶體管的柵極，所述開(kāi)關(guān)管的第一端為NMOS晶體管的漏極，所述開(kāi)關(guān)管的第二端為NMOS晶體管的源極。
[0009]可選的，所述開(kāi)關(guān)管為NPN晶體管；所述開(kāi)關(guān)管的控制端為NPN晶體管的基極，所述開(kāi)關(guān)管的第一端為NPN晶體管的集電極，所述開(kāi)關(guān)管的第二端為NPN晶體管的發(fā)射極。
[0010]可選的，所述兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源還包括第一濾波電容、第二濾波電容以及第三濾波電容；所述第一濾波電容的一端連接所述開(kāi)關(guān)管的第一端，所述第二濾波電容的一端連接所述電感的另一端，所述第三濾波電容的一端連接所述第二儲(chǔ)能電容的一端，所述第一濾波電容的另一端、所述第二濾波電容的另一端以及所述第三濾波電容的另一端接地。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供的兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源，將低壓差線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源配合使用，不僅效率比單獨(dú)的低壓差線性穩(wěn)壓電源高許多，而且和開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源相比，它的輸出電壓紋波很小，精度也很高，適合要求低功耗、多功能、負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)的HART總線智能變送器。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源的結(jié)構(gòu)示意圖，所述兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源包括電壓比較器B1、振蕩器11、放大器Al、開(kāi)關(guān)管Q1、電感L1、穩(wěn)壓二極管Dl、TL431集成電路Ul、第一儲(chǔ)能電容Cl、第二儲(chǔ)能電容C2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4以及第五電阻R5。
[0015]具體地，所述電壓比較器BI的第一輸入端適于接收參考電壓Vr，所述電壓比較器BI的第二輸入端連接所述第一電阻Rl的一端和所述第二電阻R2的一端，所述電壓比較器BI的輸出端連接所述振蕩器11的輸入端。需要說(shuō)明的是，所述參考電壓Vr可以由外部激勵(lì)提供。在本實(shí)施例中，所述兩級(jí)穩(wěn)壓的智能變送器電源還包括適于產(chǎn)生所述參考電壓的參考電壓產(chǎn)生電路，所述參考電壓產(chǎn)生電路包括第六電阻和第七電阻(圖未示)。所述第六電阻的一端適于接收電池電壓Vin，所述第六電阻的另一端連接所述第七電阻的一端并適于輸出所述參考電壓Vr，所述第七電阻的另一端接地。通常，變送器的電池電壓為24V。
[0016]所述振蕩器11的輸出端連接所述放大器Al的輸入端，所述放大器Al的輸出端連接所述開(kāi)關(guān)管Ql的控制端，所述開(kāi)關(guān)管Ql的第一端適于接收電池電壓