高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，它包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發(fā)射電路、比例放大電路、電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和橋式整流電路。該電路相比現(xiàn)有的隔離模塊，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，在輸入端增加電壓跟隨電路，增強了輸入信號的驅(qū)動能力；電路中采用多級穩(wěn)壓，保證了電路的穩(wěn)定性；通過多次濾波和設(shè)置精度電阻，有效降低了誤差，大大提高了電路的輸出精度；在輸出端，利用整流電路實現(xiàn)了對模塊的過壓保護(hù)和極性保護(hù)，大大延長了模塊的使用壽命。
【專利說明】高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)現(xiàn)場，通常情況下變頻器、閥門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備與控制器輸出端距離較遠(yuǎn)，因而需要對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，目前，大多采用0-20ΜΑ的電流信號進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為了排除信號傳輸時的干擾，需要對輸出信號進(jìn)行電氣隔離，這樣就需要一種電壓轉(zhuǎn)換電流的的轉(zhuǎn)換模塊。
[0003]目前，雖然也有一些轉(zhuǎn)換模塊，然而現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部電路復(fù)雜，需要多種電源供電才能操作，因而誤差較大，穩(wěn)定性不高，操作起來也不方便。而且，由于現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換模塊中不具有過壓保護(hù)和極性保護(hù)功能，因而容易損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，該模塊解決了穩(wěn)定性低、成本高、誤差大的問題，并且具有驅(qū)動力高和極性保護(hù)的功能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，包括電 壓跟隨電路、加法電路、信號發(fā)射電路、比例放大電路、電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和橋式整流電路，
所述的電壓跟隨電路包括運算放大器Ul和OR電阻RXl，Ul的第五引腳通過OR電阻連接輸入端，Ul的第六引腳分別連接Ul的第七引腳和RXl的一端；
所述的加法電路包括電阻R1、電阻R2、運算放大器U1、電容Cl和光耦HCNR201，Rl的一端連接RXl的另一端，Rl的另一端連接R2的一端，R2的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第一引腳連接Cl的一端，Cl的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第三引腳和第四引腳接地，Ul的第八引腳接+12V電源，HCNR201的第三引腳連接Ul的第二引腳，HCNR201的第四引腳接地；
所述的信號發(fā)射電路包括電阻R3、三極管Ql和光耦HCNR201，Ql的基極連接Ul的第一引腳，Ql的集電極接地，Ql的發(fā)射極連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接R3 一端，R3另一端連接+12V電源；
所述的比例放大電路包括電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C2、光耦HCNR201和運算放大器U2，HCNR201的第五引腳連接U2的第三引腳，HCNR201的第六引腳連接U2的第四引腳，R4 —端連接U2第三引腳，R4另一端連接R6 —端，R6另一端分別連接R5 —端和U2第四引腳，R5另一端連接U2的第二引腳，U2的第一引腳連接C2 —端，C2另一端連接U2的第二引腳；
所述的電流轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q4和電阻R7，Q4的基極連接U2的第一引腳，Q4的發(fā)射極連接R7 —端，R7另一端連接U2的第四引腳；
所述的穩(wěn)壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩(wěn)壓二極管Dl和電容C3，C3的一端連接U2的第八引腳，C3的另一端連接Q2的發(fā)射極，Q2的發(fā)射極分別連接R9 一端和HCNR201的第六引腳，R9另一端分別連接Q2基極和Dl正極，Dl負(fù)極分別連接U2第八引腳和Q3發(fā)射極，Q3集電極分別連接R8 —端和Q4集電極，R8另一端分別連接Q3基極和Q2集電極；
所述的橋式整流電路包括二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6，D3負(fù)極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負(fù)極和第二輸出端，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負(fù)極分別連接D4正極和第一輸出端，D4負(fù)極連接D3負(fù)極。
[0006]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括電容C4，C4的一端連接D3負(fù)極，C4的另一端連接D5正極。
[0007]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括36V穩(wěn)壓二極管D2，D2負(fù)極連接D3負(fù)極，D2正極連接D5正極。
[0008]進(jìn)一步的，所述的+12V電源通過兩個并聯(lián)的電容接地。
[0009]進(jìn)一步的，所述的Ul和U2均采用LM358系列的芯片。
[0010]進(jìn)一步的，所述的Ql為PNP型三極管，Q2、Q3、Q4均為NPN型三極管。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:該電路相比現(xiàn)有的隔離模塊，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，在輸入端增加電壓跟隨電路，增強了輸入信號的驅(qū)動能力；電路中采用多級穩(wěn)壓，保證了電路的穩(wěn)定性；通過多次濾波和設(shè)置精度電阻，有效降低了誤差，大大提高了電路的輸出精度；在輸出端，利用整流電路實現(xiàn)了對模塊的過壓保護(hù)和極性保護(hù)，大大延長了模塊的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發(fā)射電路、比例放大電路、電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路、橋式整流電路、濾波電容C4和穩(wěn)壓二極管D2。
[0015]所述的電壓跟隨電路包括運算放大器Ul和OR電阻RXl，Ul的第五引腳通過OR電阻連接輸入端INV1，U1的第六引腳分別連接Ul的第七引腳和RXl的一端，該電路用來增強輸入信號的驅(qū)動能力，其中，RXl為O歐電阻，起保護(hù)作用。
[0016]所述的加法電路包括電阻R1、電阻R2、運算放大器Ul、電容Cl和光耦HCNR201，R1的一端連接RXl的另一端，Rl的另一端連接R2的一端，R2的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第一引腳連接Cl的一端，Cl的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第三引腳和第四引腳接地，Ul的第八引腳接+12V電源，HCNR201的第三引腳連接Ul的第二引腳，HCNR201的第四引腳接地，該電路把輸入信號與HCNR201的反饋信號進(jìn)行信號疊加，其中，Cl起濾波作用，R2為0.1%精度的電阻，保證輸出精度。
[0017]所述的信號發(fā)射電路包括電阻R3、三極管Ql和光耦HCNR201，Q1的基極連接Ul的第一引腳，Ql的集電極接地，Ql的發(fā)射極連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接R3 —端，R3另一端連接+12V電源，該電路控制流過HCNR201的電流，保證按比例進(jìn)行發(fā)射，其中，R3為限流保護(hù)電阻，電路有外界12V電源，提供能源。
[0018]所述的比例放大電路包括電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C2、光耦HCNR201和運算放大器U2，HCNR201的第五引腳連接U2的第三引腳，HCNR201的第六引腳連接U2的第四引腳，R4 一端連接U2第三引腳，R4另一端連接R6 —端，R6另一端分別連接R5 —端和U2第四引腳，R5另一端連接U2的第二引腳，U2的第一引腳連接C2 —端，C2另一端連接U2的第二引腳，該電路放大接受的電壓，還原輸入信號，其中，R4、R6為0.1%精度的電阻，保證放大精度，C2為濾波電容，R4為接地端。
[0019]所述的電流轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q4和電阻R7，Q4的基極連接U2的第一引腳，Q4的發(fā)射極連接R7—端，R7另一端連接U2的第四引腳，該電路控制電路的電流轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)0-20mA的電流輸出。
[0020]所述的穩(wěn)壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩(wěn)壓二極管Dl和電容C3，C3的一端連接U2的第八引腳，C3的另一端連接Q2的發(fā)射極，Q2的發(fā)射極分別連接R9 —端和HCNR201的第六引腳，R9另一端分別連接Q2基極和Dl正極，Dl負(fù)極分別連接U2第八引腳和Q3發(fā)射極，Q3集電極分別連接R8 —端和Q4集電極，R8另一端分別連接Q3基極和Q2集電極，該電路為運算放大器U2提供電源，R9為限流電阻，第一輸出端接入時，控制Q2導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通后，通過R8控制Q3導(dǎo)通，這樣在Dl與R9之間形成電壓差，Dl為5.1V穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)定電壓在5.1V，C3為儲能電容，穩(wěn)定電源電壓。
[0021]所述的橋式整流電路包括二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6，D3負(fù)極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負(fù)極和第二輸出端0UT1-，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負(fù)極分別連接D4正極和第一輸出端0UTI+，D4負(fù)極連接D3負(fù)極，該電路能夠在輸出端輸入極性錯誤時，保護(hù)后級模塊免受損壞，其中，第一輸出端OUTI+外接24V電源，第二輸出端OUT1-接現(xiàn)場控制設(shè)備。
[0022]電容C4的一端連接D3負(fù)極，C4的另一端連接D5正極，實現(xiàn)對信號的濾波。
[0023]D2負(fù)極連接D3負(fù)極，D2正極連接D5正極，，保證電壓范圍穩(wěn)定在0-36V之間。
[0024]為了進(jìn)一步的保護(hù)外接電源，所述的+12V電源通過兩個并聯(lián)的電容接地。
[0025]在上述電路中，所述的Ul和U2均采用LM358系列的芯片，Ql為PNP型三極管，Q2、Q3、Q4均為NPN型三極管。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發(fā)射電路、比例放大電路、電流轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路和橋式整流電路，所述的電壓跟隨電路包括運算放大器Ul和OR電阻RX1，U1的第五引腳通過OR電阻連接輸入端，Ul的第六引腳分別連接Ul的第七引腳和RXl的一端； 所述的加法電路包括電阻R1、電阻R2、運算放大器U1、電容Cl和光耦HCNR201，Rl的一端連接RXl的另一端，Rl的另一端連接R2的一端，R2的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第一引腳連接Cl的一端，Cl的另一端連接Ul的第二引腳，Ul的第三引腳和第四引腳接地，Ul的第八引腳接+12V電源，HCNR201的第三引腳連接Ul的第二引腳，HCNR201的第四引腳接地； 所述的信號發(fā)射電路包括電阻R3、三極管Ql和光耦HCNR201，Ql的基極連接Ul的第一引腳，Ql的集電極接地，Ql的發(fā)射極連接HCNR201的第一引腳，HCNR201的第二引腳連接R3 一端，R3另一端連接+12V電源； 所述的比例放大電路包括電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C2、光耦HCNR201和運算放大器U2，HCNR201的第五引腳連接U2的第三引腳，HCNR201的第六引腳連接U2的第四引腳，R4 —端連接U2第三引腳，R4另一端連接R6 —端，R6另一端分別連接R5 —端和U2第四引腳，R5另一端連接U2的第二引腳，U2的第一引腳連接C2 —端，C2另一端連接U2的第二引腳； 所述的電流轉(zhuǎn)換電路包括三極管Q4和電阻R7，Q4的基極連接U2的第一引腳，Q4的發(fā)射極連接R7 —端，R7另一端連接U2的第四引腳； 所述的穩(wěn)壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩(wěn)壓二極管Dl和電容C3，C3的一端連接U2的第八引腳，C3的另一端連接Q2的發(fā)射極，Q2的發(fā)射極分別連接R9 一端和HCNR201的第六引腳，R9另一端分別連接Q2基極和Dl正極，Dl負(fù)極分別連接U2第八引腳和Q3發(fā)射極，Q3集電極分別連接R8 —端和Q4集電極，R8另一端分別連接Q3基極和Q2集電極； 所述的橋式整流電路包括二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6，D3負(fù)極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負(fù)極和第二輸出端，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負(fù)極分別連接D4正極和第一輸出端，D4負(fù)極連接D3負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括電容C4，C4的一端連接D3負(fù)極，C4的另一端連接D5正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的Ql為PNP型三極管，Q2、Q3、Q4均為NPN型三極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的Ul和U2均采用LM358系列的芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括36V穩(wěn)壓二極管D2，D2負(fù)極連接D3負(fù)極，D2正極連接D5正極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度電壓電流隔離轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，所述的+12V電源通過兩個并聯(lián)的電容接地。
【文檔編號】H03K19/0175GK103762970SQ201410034625
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】李鋼 申請人:濟(jì)南諾輝節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司