集成電流變送器亦稱電流環(huán)電路，根據(jù)轉換原理的不同可劃分成以下兩種類型：一種是電壓/電流轉換器，亦稱電流環(huán)發(fā)生器，它能將輸入電壓轉換成4~20mA的電流信號（典型產品有1B21,1B22,AD693,AD694,XTR101,XTR106和XTR115）；另一種屬于電流/電壓轉換器，也叫電流環(huán)接收器（典型產品為RCV420）。上述產品可滿足不同用戶的需要。電流變送器可以直接將被測主回路交流電流或者直流電流轉換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過250Ω 電阻轉換DC 1~5V或通過500Ω電阻 轉換DC2~10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。

圖1 XTR115的內部電路框圖及基本應用電路

圖2 應變橋電流變送器的電路

圖3 XTR115的保護電路

　　電流變送器的分類及概述

　　電流變送器分直流電流變送器和交流電流變送器兩種。交流電流變送器是一種能將被測交流電流轉換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，產品廣泛應用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動控制以及調度系統(tǒng)。交流電流、電壓變送器具有單路、三路組合結構形式，其特點為：

　　1、準確度高（典型：0.2% 0.05%）。

　　2、整個量程范圍都有極高的線性度。

　　3、集成化程度高，結構簡單，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性，使變送器免于定期校驗。

　　直流電流變送器將被測信號變換成一電壓，經HCNR200/201線性光耦直接變換成一個與被測信號成極好線性關系并且完全隔離的電壓，再經恒壓（流）至輸出。具有原理非常簡單，線路設計精煉，可靠性高，安裝方便等優(yōu)點。  霍爾電流變送器。

　　什么是電流變送器？

　　電流變送器可以直接將被測主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4~20mA（通過250Ω 電阻轉換DC 1~5V或通過500Ω電阻 轉換DC2~10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。   電流變送器原副邊高度絕緣隔離，兩線制輸出接線，輔助工作電源+24V與輸出信號線DC4~20mA共用，具有高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國內首創(chuàng)4種補償措施和6大全面保護功能，兩線端口防感應雷能力強，具有雷擊波和突波的保護能力等優(yōu)點。特別適用發(fā)電機、電動機、智能低壓配電柜、空調、風機、路燈等負載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng)；   電流變送器超低功耗，單只靜態(tài)時0.096W,滿量程功耗為0.48W,輸出電流內部限制功耗為0.6W.

　　工作原理

　　XTR115采用SO-8小型化封裝，其內部電路框圖及基本應用電路如圖1所示。U+為電源端，接環(huán)路電源。UREF為2.5V基準電壓輸出端。II端接輸入電流。IRET為基準電壓源輸出電流和穩(wěn)壓器輸出電流的返回端，可作為輸入電路的公共地。OUT為4~20mA電流輸出端。UREG為+5V穩(wěn)壓器的輸出端。B和E端為外部功率管的接口，分別接功率管的基極（B）和發(fā)射極（E）。功率管的集電極（C）接U+端。芯片內部主要包括輸入放大器（A），電阻網絡，輸出晶體管（VT1），2.5V基準電壓源和+5V穩(wěn)壓器。RLIM為內部限流電阻。外圍元器件主要有輸入電阻（RI），功率管（VT2），環(huán)路電源（Us）和負載電阻（RL）。輸入電壓UI先經過RI轉換成輸入電流II,再經過XTR115放大后從OUT端輸出4~20mA的電流信號。為減小失調電壓以及輸入放大器的漂移量，要求UI>0.5V

　　應變橋電流變送器

　　由XTR115構成應變橋電流變送器的電路如圖2所示。將腳3視為公共地，由腳1給應變橋提供+2.5V的電源電壓。前置放大器采用TL061型單運放（亦可采用OPA2277型雙運放，僅用其中的一個運放），由+5V穩(wěn)壓器單獨給運放供電。RI為20kΩ輸入電阻，C為降噪電容，VT為外部NPN功率管，可選2N4922,TIP29C或TIP31B等型號。以2N4922為例，其主要參數(shù)為UCEO=60V,ICM=1A,PCM=30W.該電路的工作原理是當試件受力時，應變橋輸出的電壓信號首先經過前置放大器放大成0.8~4V的輸入電壓UI,再通過RI轉換成40~200μA的輸入電流II,經XTR115放大100倍后獲得4~20mA的電流。

　　需要指出，XTR115只能配NPN功率管，不能配MOS場效應功率管。外部功率管應滿足XTR115對電壓、電流的要求，使用中還須給功率管裝上合適的散熱器。

　　保護電路的設計

　　保護電路應兼有反向電壓保護與正向過壓保護兩種功能。XTR115的保護電路如圖3所示。反向電壓保護電路由二極管整流橋VD1~VD4組成，可防止因將環(huán)路電源的極性接反而損壞芯片。整流二極管可選用1N4148型高速硅開關二極管，其主要參數(shù)為URM=75V,Id=150mA,trr=4ns.采用橋式保護電路之后就不用再考慮環(huán)路電源的極性，因為，無論Us的極性是否接反，它總能保證U+端接得是正電壓。鑒于在任何時刻整流橋上總有兩只二極管導通，因此，在計算環(huán)路電壓ULOOP時須扣除兩只硅二極管的正向壓降（約為1.4V），由式（2）確定。

　　ULOOP=Us-IORL-1.4（2）

　　過壓保護電路采用一只1N4753A型穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓為36V,穩(wěn)定電流為7.0mA.當環(huán)路電壓過高時就被鉗位到36V.實驗證明，即使環(huán)路電壓達到65V,XTR115也不會損壞。為了改善瞬態(tài)過壓保護特性，還可采用Motorola公司生產的P6KE39A型瞬態(tài)電壓抑制器（其英文縮寫為TVS,亦稱瞬變電壓抑制二極管）來代替穩(wěn)壓管。P6KE39A的鉗位電壓UB=39V,鉗位時間僅為1ns,其性能遠優(yōu)于齊納穩(wěn)壓管

　　配J型熱電偶的電流變送器電路

圖4 帶冷端溫度補償?shù)腏型熱電偶輸入電路

　　由XTR101構成帶冷端溫度補償功能的J型熱電偶輸入電路，如圖4所示。該電路可將溫度信號轉換成4~20mA的電流信號。Rs為滿量程（SPAN）設定電阻，其電阻值由式（3）確定。

　　Rs=40/[（ΔIo/U1）-0.016]（3）

　　式中：ΔIo=20mA-4mA=16mA.

　　例如，當UI=100mV時，由式（3）不難算出，Rs=278Ω。Rs的引線應盡量短，以減小干擾。當Rs=∝時，UImax=1V.Rp為調零電位器，在0℃下調整Rp可使Io=4mA.冷端溫度補償電路由二極管VD1,分壓電阻R1和R2組成，R1及R2均采用精密金屬膜電阻。

　　J型熱電偶在-200℃~+750℃測溫范圍內的平均溫度系數(shù)αT=+51.70μV/℃。硅二極管正向壓降的溫度系數(shù)αD≈-2.1mV/℃，經過R1和R2分壓后

　　αD′=αD?[R1/（R1+R2）]=-2.1×[51/（2×10 3+51）]=-52μV/℃≈-αT

　　因為αD′與αT的大小相等而方向相反，二者又分別接到XTR101的負輸入端和正輸入端上，所以在室溫下二者能互相抵消，從而實現(xiàn)了冷端溫度（即環(huán)境溫度）補償，使溫差熱電勢僅僅與被測溫度有關（e=αTT），不受環(huán)境溫度變化的影響。XTR101能輸出兩路1mA激勵電流，分別接J型熱電偶和電阻分壓器。反向電壓保護電路由VD2組成，當Us接反時VD2截止，電源不通。正常工作時VD2導通，環(huán)路電壓ULOOP=Us-IORL-0.7V.

　　電流變送器技術參數(shù)：

　　●：優(yōu)于0.5% ;

　　●非線性失真：優(yōu)于0.5%;

　　●額定工作電壓Vcc:+24V±20% ,極限工作電壓：≤35V ;

　　●電源功耗：靜態(tài)4mA,動態(tài)時相等于環(huán)路電流，內部限制25mA+10%;

　　●額定輸入：5A……1KA（42個規(guī)格）；

　　●穿孔穿芯圓孔直徑：9、12、20、25、30mm;

　　●輸出形式：兩線制DC4~20mA;

　　●輸出電流溫漂系數(shù)：≤50ppm/℃；

　　●響應時間：≤100mS;

　　●輸入/輸出絕緣隔離強度：AC3000V / 1min、1mA;

　　●輸出負載電阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA

　　●輸入過載保護：30倍1min;

　　●輸出過流限制保護：內部限制25mA+10%;

　　●兩線端口瞬態(tài)感應雷與浪涌電流TVS抑制保護能力：TVS抑制沖擊電35A/20ms/1.5KW;

　　●兩線端口設置有+24V電源反接保護；

　　●輸出電流設置有長時間短路保護限制；內部限制25mA+10%.

　　更多的電流變送器信息請點擊http://m.58mhw.cn/product/file1701.html