[实用新型]设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路。

背景技术

在生产实践中，尤其是工业变送器上，经常需要将某些在现场采集到的电压信号转换为标准的电流信号(0～20mA或者4-20mA)，然后通过双绞线将电流信号传输到后级接收设备。在后级接收设备中，将电流信号再次转换为电压信号，供后级电路用于信号调理或进行相关的数据处理。在传统的电流-电压转换电路中，使用如图1所示的接收电路，其中，“+”、“-”为后级接收设备的电流接线端；Rload为负载电阻；Z1为齐纳稳压二极管；C1为滤波电容；U1为运算放大器构成的电压跟随器；电阻R1为齐纳稳压二极管Z1的限流保护电阻；电阻R2为U1的输入端保护电阻。输入电流信号，为电流环电流信号Iin从“+”端流入，流经负载电阻Rload，进行电流-电压的转换，形成负载电压Vload：

Vload＝Iin x Rload

最后从“-”端流出。运算放大器U1接收负载电压Vload作为其同相端”IN+”的输入信号，经过阻抗变换之后，在输出端“out”输出最终的电压信号Vout。

为了保护负载电阻Rload之后的接收端口内的电路元器件，需要在负载电阻后面加上由电阻R1和齐纳稳压二极管Z1组成的过流保护电路，其保护值为电流信号Iin的安全上限值在负载电阻上形成的负载电压Vload。当电流信号超过安全上限时，负载电压Vload将会高于齐纳稳压二极管Z1的电压保护值，使齐纳稳压二极管Z1反向击穿，故，负载电压Vload被限制在齐纳稳压二极管Z1的击穿电压，从而实现对后级电路的保护。

由于齐纳稳压二极管本身的工作特性，导致传统的齐纳管过流保护电路存在着一定的缺点。齐纳管是利用其内部的击穿区具有稳定电压的特性工作的，稳定电压值即为齐纳管在正常工作时稳压管两端的电压值。这个电压值具有较大的离散性，随稳压管工作电流和温度的不同而不同；即使同一型号的齐纳稳压二极管，不同批次的齐纳管的稳压值也存在10％左右的偏差。因此，在接收设备的保护电路中使用齐纳管进行过流保护，其电流值安全上限至少会存在10％以上的偏差，对于需要精确过流保护的应用场合，无法满足工作需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种改进的设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路，其具有精确的过流保护而且反应迅速。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路，包括输入电流、负载电阻、第一运算放大器、过流保护模块以及输出电压信号，其特征在于：所述过流保护模块包括第二运算放大器、MOS晶体管以及电阻分压器，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述电阻分压器，所述第二运算放大器的反相输入端与所述负载电阻的一端相连，所述第二运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极相连。

适宜地，所述电阻分压器连接在电路的工作电源与“地”之间，并包括两个相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第二运算放大器的同相输入端连接在所述第一电阻与第二电阻之间。

适宜地，所述MOS晶体管的漏极接“地”。

适宜地，所述电流-电压转换电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接在所述第一运算放大器的同相输入端，而另一端与所述MOS晶体管的源级相连。

适宜地，所述电流-电压转换电路还包括滤波电容，所述滤波电容连接在所述第三电阻的另一端与“地”之间。

适宜地，所述负载电阻连接在所述输入电流的正、负接线端之间，

适宜地，所述第一运算放大器的反相输入端与其输出端相连，所述输出端输出所述输出电压信号。

与现有技术相比，本实用新型的电流-电压转换电路通过运算放大器、MOS晶体管以及电阻分压器所组成的过流保护电路模块实现精确的过流保护而且反应迅速，另外整个电路还具有简单稳定的优点，在实际使用效果良好。

附图说明

图1为现有技术中的设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路的原理图。

图2为本实用新型的设有过流保护电路模块的电流-电压转换电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中技术方案进行清楚、完整的描述。