[发明专利]一种4~20mA信号隔离电路及多功能隔离变送器

摘要

本发明涉及一种对4~20mA直流电流信号进行隔离的电路及变送器，属于信号隔离传输技术领域。本发明包括窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和一组及以上的信号输出单元；窃电分流采样单元从源设备窃取能量并对输入的电流信号进行采样；所述小信号放大单元对采样信号进行放大；核心处理单元将放大后的采样信号转换成相应的数字值及PWM信号；所述信号输出单元由可控恒流源单元和滤波单元组成，可控恒流源单元受PWM信号控制而产生脉冲电流信号，经滤波单元后产生与输入端电流成线性关系的恒流信号。本发明所述的信号隔离电路及变送器无需独立供电电源便可正常工作，其电路结构简单，易于集成，便于生产。

主权项

1.一种4~20mA信号隔离电路，其特征在于其包括窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和信号输出单元阵列；所述4~20mA信号为直流信号；所述窃电分流采样单元负责从源设备的4~20mA信号输出端窃取能量并实现稳压输出，并为整个隔离采集器的隔离前端电路供电，且能够将信号输入端多余的电流进行分流传输；所述窃电分流采样单元还负责对信号输入端的电流进行采样，其采样信号发送到小信号放大单元；所述的隔离前端电路指以隔离器件为分界点，隔离器件到源设备4~20mA信号输出端口之间的所有电路；所述源设备指发送承载数据的信号的设备；所述小信号放大单元负责对输入的小信号的采样电压进行放大，其放大后的信号发送到核心处理单元；所述核心处理单元其负责对小信号放大单元输出的模拟电压信号进行A/D转换，并对A/D转换所得的数字值进行相应数据处理，然后将数据处理得到的数字值转换成n路相应占空比的PWM信号，通过n组PWM信号输出端口发送到信号输出单元阵列；所述信号输出单元阵列由n行信号输出单元组组成，所述信号输出单元组由m个信号输出单元组成，所述信号输出单元包括可控恒流源单元和滤波单元；所述m和n为正整数，m的值受核心处理单元的PWM信号输出端的驱动能力及可控恒流源单元控制端压降的限制；n的值受所述核心处理单元拥有的PWM信号输出端的数量及所述4~20mA信号隔离电路的隔离前端电路的最大允许工作电流限制；所述4~20mA信号隔离电路的隔离前端电路的最大允许工作电流为所述隔离前端电路的最小正常工作电流之和；所述可控恒流源单元为指定恒流值的、拥有电气隔离控制端并能快速通断的恒流源电路，其受核心处理单元的控制而输出脉冲电流到滤波单元；所述滤波单元为1阶或多阶低通滤波电路，其对可控恒流源单元输出的脉冲电流进行滤波并将滤波后的电流输出到目标设备；所述目标设备指接收承载数据的信号的设备。