如何实现单片机的4-20mA电流隔离输出？

只看该作者 · 2021-6-25 15:46

在TI的官网上可以找到基于XTR111的4-20mA电流隔离输出的方案。其通过电容隔离芯片将数字信号隔离传输，隔离后的数字信号通过DAC芯片DAC8551和基准芯片REF5050A实现模拟量输出，最后通过一个接口芯片XTR111实现4-20mA电流输出。如下图：

上述方案特点：

1、需要四个芯片，系统集成度不高

2、成本高

3、精度控制难度大

除了TI的方案，客益电子推出的PAC方案GP8301也可以实现4-20mA的高精度输出。GP8301为一个将0-100% 占空比的PWM信号转0-20mA的驱动芯片，内置了50PPM/℃的高精度电压基准，一个12Bit DAC，一个4-20mA电路。并且，GP8301具有开路检测功能，通过Alarm端口进行反馈。在需要隔离的应用中，只需要在前级增加一个普通的光耦即可以实现电气隔离。如下图：

客益电子的PAC 4-20mA方案特点：

1、高集成度，性能稳定可靠

2、PWM接口，方便隔离

3、Alarm信号开路报警

4、电路简单，成本较低

只看该作者 · 2021-6-25 17:01

与该公司技术韩工13921157039进行了沟通, 产品应用非常简单, 成本低廉, 性价比超高, 替换XTR111整套电路看视频演示效果非常好, 感谢楼主推荐, 我们会购买样品尝试使用.

1万 · 2021-6-25 17:19

成本多少？我一般是把PWM经过两级RC后再压控恒流输出

只看该作者 · 2021-6-26 15:42

本帖最后由 GlenX 于 2021-6-26 15:44 编辑

PWM后直接做一级有源滤波即可，电路简单，精度可控。既是积分就是对后级完成了电压稳定，成为V/I的缓冲。
一般采用PWM作为D/A的输出精度都小于12位，长期稳定性一般最多达到10位就很好了。
注意器件选择.阻容最好采用25ppm。
另外恒流源的精度一般在10位精度以下，10位以上的一般都很复杂，
所以应该看系统需要而定，这就是工业控制中精度大都在10位到12位，没有再高的一个原因。

只看该作者 · 2021-6-26 16:39

用过客益的方案

1万 · 2021-6-27 14:12

虽然我不是很明白，但是路过了就帮忙楼主顶贴一下，希望楼主问题早日解决。

只看该作者 · 2021-6-28 07:23

这个芯片采用捕获PWM脉宽，可以获得很高的脉宽精度，相较于RC积分，优势很多，内置基准，不需要对PWM电平进行量化。对PWM的要求低：50Hz-50KHz，2.7V-5.5V的PWM电平。如果不喜欢PWM接口的，可以使用I2C接口，效果是一样的。DA精度目前GP8301是12bit的，GP8112S是一个15bit的DAC可供选择。

只看该作者 · 2021-6-28 07:26

gaohq 发表于 2021-6-25 17:19
成本多少？我一般是把PWM经过两级RC后再压控恒流输出

方案成本可以加一下微信13921157039

只看该作者 · 2021-6-28 07:31

GlenX 发表于 2021-6-26 15:42
PWM后直接做一级有源滤波即可，电路简单，精度可控。既是积分就是对后级完成了电压稳定，成为V/I的缓冲。
...

这个是常规做法，将RC滤波来作为DAC使用，这样带来的温度系数问题不是说你使用25ppm的电阻可以解决的，一般DCDC/LDO的温度系数都在100ppm以上，而且随着负载变化，有一定的drop存在，这样会影响RC积分后的电平变化。客益电子的PAC系列，采用的都是脉宽捕获，对PWM的电平无要求，兼容3.3V和5V单片机系统，应用起来方便。

如何实现单片机的4-20mA电流隔离输出？

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