高精度電壓電流隔離轉換模塊的制作方法
【專利摘要】本發明的高精度電壓電流隔離轉換模塊，它包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發射電路、比例放大電路、電流轉換電路、穩壓電路和橋式整流電路。該電路相比現有的隔離模塊，結構簡單，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動能力；電路中采用多級穩壓，保證了電路的穩定性；通過多次濾波和設置精度電阻，有效降低了誤差，大大提高了電路的輸出精度；在輸出端，利用整流電路實現了對模塊的過壓保護和極性保護，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換模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種轉換電路，尤其涉及一種高精度電壓電流隔離轉換模塊。
【背景技術】
[0002]在工業現場，通常情況下變頻器、閥門、執行機構等現場設備與控制器輸出端距離較遠，因而需要對現場設備進行遠距離控制，目前，大多采用0-20ΜΑ的電流信號進行遠程控制，為了排除信號傳輸時的干擾，需要對輸出信號進行電氣隔離，這樣就需要一種電壓轉換電流的的轉換模塊。
[0003]目前，雖然也有一些轉換模塊，然而現有的轉換模塊內部電路復雜，需要多種電源供電才能操作，因而誤差較大，穩定性不高，操作起來也不方便。而且，由于現有的轉換模塊中不具有過壓保護和極性保護功能，因而容易損壞。
【發明內容】
[0004]為解決上述現有技術中的缺陷，本發明提供了高精度電壓電流隔離轉換模塊，該模塊解決了穩定性低、成本高、誤差大的問題，并且具有驅動力高和極性保護的功能。
[0005]為解決上述技術問題，本發明方案包括:高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，包括電 壓跟隨電路、加法電路、信號發射電路、比例放大電路、電流轉換電路、穩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的發射極連接R7 —端，R7另一端連接U2的第四引腳；
所述的穩壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩壓二極管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的發射極，Q2的發射極分別連接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負極分別連接U2第八引腳和Q3發射極，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負極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負極和第二輸出端，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負極分別連接D4正極和第一輸出端，D4負極連接D3負極。
[0006]進一步的，所述的轉換模塊包括電容C4，C4的一端連接D3負極，C4的另一端連接D5正極。
[0007]進一步的，所述的轉換模塊包括36V穩壓二極管D2，D2負極連接D3負極，D2正極連接D5正極。
[0008]進一步的，所述的+12V電源通過兩個并聯的電容接地。
[0009]進一步的，所述的Ul和U2均采用LM358系列的芯片。
[0010]進一步的，所述的Ql為PNP型三極管，Q2、Q3、Q4均為NPN型三極管。
[0011]本發明的有益效果是:該電路相比現有的隔離模塊，結構簡單，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動能力；電路中采用多級穩壓，保證了電路的穩定性；通過多次濾波和設置精度電阻，有效降低了誤差，大大提高了電路的輸出精度；在輸出端，利用整流電路實現了對模塊的過壓保護和極性保護，大大延長了模塊的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖對本發明的具體實施進行說明，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0014]如圖1所示的高精度電壓電流隔離轉換模塊包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發射電路、比例放大電路、電流轉換電路、穩壓電路、橋式整流電路、濾波電容C4和穩壓二極管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動能力，其中，RXl為O歐電阻，起保護作用。
[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，保證按比例進行發射，其中，R3為限流保護電阻，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換，實現0-20mA的電流輸出。
[0020]所述的穩壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩壓二極管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的發射極，Q2的發射極分別連接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負極分別連接U2第八引腳和Q3發射極，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導通，Q2導通后，通過R8控制Q3導通，這樣在Dl與R9之間形成電壓差，Dl為5.1V穩壓二極管，穩定電壓在5.1V，C3為儲能電容，穩定電源電壓。
[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負極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負極和第二輸出端0UT1-，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負極分別連接D4正極和第一輸出端0UTI+，D4負極連接D3負極，該電路能夠在輸出端輸入極性錯誤時，保護后級模塊免受損壞，其中，第一輸出端OUTI+外接24V電源，第二輸出端OUT1-接現場控制設備。
[0022]電容C4的一端連接D3負極，C4的另一端連接D5正極，實現對信號的濾波。
[0023]D2負極連接D3負極，D2正極連接D5正極，，保證電壓范圍穩定在0-36V之間。
[0024]為了進一步的保護外接電源，所述的+12V電源通過兩個并聯的電容接地。
[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]應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發明的保護范圍之內，本發明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，包括電壓跟隨電路、加法電路、信號發射電路、比例放大電路、電流轉換電路、穩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的發射極連接R7 —端，R7另一端連接U2的第四引腳； 所述的穩壓電路包括三極管Q2、三極管Q3、電阻R8、電阻R9、5.1V穩壓二極管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的發射極，Q2的發射極分別連接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負極分別連接U2第八引腳和Q3發射極，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負極連接Q3集電極，D3正極分別連接D5負極和第二輸出端，D5正極分別連接R6 —端和D6正極，D6負極分別連接D4正極和第一輸出端，D4負極連接D3負極。
2.根據權利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，所述的轉換模塊包括電容C4，C4的一端連接D3負極，C4的另一端連接D5正極。
3.根據權利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉換模塊，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.根據權利要求1所述的高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，所述的Ul和U2均采用LM358系列的芯片。
5.根據權利要求1或2所述的高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，所述的轉換模塊包括36V穩壓二極管D2，D2負極連接D3負極，D2正極連接D5正極。
6.根據權利要求5所述的高精度電壓電流隔離轉換模塊，其特征在于，所述的+12V電源通過兩個并聯的電容接地。
【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 優先權日:2014年1月25日
【發明者】李鋼 申請人:濟南諾輝節能技術開發有限公司