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使用4-20mA回路输出为温度传感器供电的办法

来源:analog 发布时间:2023-08-09

摘要: 本应用说明展示了如何使用4-20mA回路为温度传感器供电。

图1中的电路使用温度传感器、运算放大器、晶体管和低压差线性稳压器,在3.75V至28V的符合范围内提供4-20mA输出。这些器件的低静态电流允许它们由环路供电,唯一的结果是轻微的偏移误差。


图1所示 该电路包含温度传感器(MAX6605)、放大器(MAX4040)、晶体管(Q1)和提供4-20mA电流输出的低压差线性稳压器(MAX1615)

温度传感器(MAX6605)馈送运算放大器/晶体管组合,MAX4040和Q1, R1作为放大器上的负载。MAX6605的输出包括0°C时744mV的偏置和11.9mV/°C的比例因子。选择R1是为了提供MAX6605的温度范围与4-20mA输出的最佳配合。在本例中,MAX6605在-25°C时的输出为0.4465V, 111欧姆电阻(R1)在-25°C时提供4mA输出。在125°C时,MAX6605的输出为2.213V,通过111欧姆电阻(R1)产生19.937mA。该电流反映在低差线性稳压器(MAX1615)的输入端。

除了调节传感器和运放电路的电压外,线性稳压器(MAX1615)在连接到4-20mA环路所需的电压输入处提供一致性。MAX1615引脚可编程,提供3.3V或5V输出。在该电路中,器件被编程为为温度传感器(MAX6605)和运算放大器(MAX4040)提供3.3V。通过允许低至3.75V的输入电压(以及导致MAX6605和MAX4040的静态电流略有减少,因此减少了由于静态电流引起的误差),从而最大限度地提高了输入遵从性。

所有元件的总静态电流加到4mA输出,对应于负满量程。考虑这个45µA的静态电流,根据比例因子,它正比于:

输出电流比例系数= (11.9mV/°C)/R1

电流比例系数为106.66µa /°C。45µA静态电流表示约0.43°C的偏移。由于这是一种偏移,因此可以在其他地方(例如在软件中,如果温度数据被数字化)对其进行补偿。

这篇文章的类似版本发表在2001年5月6日的《电子设计》杂志上。



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