[发明专利]三线制电流输出变送器保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种三线制电流变送器端口保护电路。

背景技术

电流输出类型的变送器广泛应用于工业控制现场，其作用是将某些传感器的信号 (一般是电压信号)进行放大并转换成标准4-20MA的电流信号。该种类的变送器的工 作原理一般是先进行电压信号放大，在输出级进行电压至电流转换。输出级一般是由晶 体三极管或场效应管构成的，实际应用电路简图见图1。

该电路的保护机理如下：

二极管D1与D2是钳位二极管，保证电流输出端的电平处于GND-0.7V～VCC+0.7V之 间，二极管D4的作用是防止电源反接，R1是限流电阻。该电路有以下缺点：

1.电路中引入电阻R1做限流，阻值太大会影响负载能力，太小限流效果差，由于 功率比较大，相应的体积也比较大，不利于产品的小型化，所以电阻R1通常不用。

2.当电源正端接在图1中GND位置，电源负端接在图1中VCC位置，信号端接在图 1中IOUT端时(电源反接现象)，此时流经二极管D2及电阻R1的电流比较大，同时负载 端的检测电阻如果比较小，则有可能导致二极管D2或负载电阻损坏。

3.当电源正端接在图1中GND位置，电源负端接在图1中IOUT位置，信号端接在图 1中VCC端时，此时相当于电源直接短路(假设电阻R1阻值很小或者没有安装)，导致二 极管D2过流损坏。

所以，传统的保护电路存在不合理之处，需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的现状而提供一种结构更加合理 实用、可以对变送器的电源及输出线进行全方位保护的三线制电流输出变送器保护电路 。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种三线制电流输出变送器保护 电路，其包括有接在变送器电源端和电流输出端、电流输出端与地GND之间依次连接有 钳位二极管D1和D2，电源端与VCC端的变送器接线端之间连接有防止电源反接的二极管 D4，其特征在于另有P沟道增强型的小信号MOS管Q1，将管Q1的源极S接到变送器输出 级的电流输出端，栅极G接地GND，漏极D与作为电流输出的变送器接线端串联有隔离 作用的二极管D3。

作为改进，所述的小信号MOS管Q1选用SOT-23封装的管子，以有代替限流电阻， 减小了线路板面积。

作为改进，所述的二极管D3选用耐压值大于电路工作电压值的肖特基二极管，它 对电流输出的负载能力影响很小。

最后，所述的二极管D3在负载能力余量足够条件下，二极管D3也可以选用普通 整流型二极管，以降低成本。

本发明的优点在于：

1采用小信号MOS管如SOT-23封装代替限流电阻，减小了线路板面积；

2当电源反接时，V_GS＝0，管Q1处于截止状态，电路中无电流回路，保护了变送器及 电源的安全；

3当电源正端接在GND位置，电源负端接在IOUT位置，信号端接在VCC端时，V_GS>＝0， 管Q1同样处于截止状态，电路中无电流回路，所以保护了变送器及电源的安全；

因此电路更加合理实用，可以对变送器的电源及输出线进行全方位保护。

附图说明

图1为传统的电路图；

图2为本发明改进后的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

针对上述不足，本发明可以对变送器的电源及输出线进行全方位的保护，原理简图 见图2。

本发明的技术方案中，一种三线制电流输出变送器保护电路，其包括有接在变送器电 源端和电流输出端、电流输出端与地GND之间依次连接有钳位二极管D1和D2，电源端与 VCC端的变送器接线端之间连接有防止电源反接的二极管D4，其发明的关键之处在于将 限流电阻去掉，换成P沟道增强型的小信号MOS管Q1，将管Q1的源极S接到变送器输 出级的输出端，栅极G接地，漏极D与变送器接线端串联有隔离二极管D3。正常工作时， V_GS<＝-2V，管Q1处于导通状态，4-20mA电流流经管Q1与二极管D3，由于管Q1的导通电 阻很小(可以低于1Ω)，二极管D3选用肖特基二极管，对电流输出的负载能力影响很 小。