CN221042321U - 一种重量变送器的高浪涌防护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种重量变送器的高浪涌防护电路，包括防护电路：所述防护电路对电源电路中的浪涌电流进行限制；自动升降压电路：所述自动升降压电路稳定限制后的波动输入电压，保持输出电压基本不变；ADC电路：所述ADC电路先对输入电压降压后作为模拟电源；所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。本实用新型具有增强4‑20ma重量变送器的防浪涌能力，降低电源的纹波，同时减少线路板的发热的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及浪涌防护电路领域，特别是涉及一种重量变送器的高浪涌防护电路。
背景技术
4-20ma重量信号变送器通常应用于工业场合，工作环境恶劣电源干扰很大。现有的重量信号变送器通常防护能力比较弱，现有的很多变送器受到浪涌干扰后就可能损坏，无法中场使用。目前使用的4-20ma重量变送器技术方案基本上只有一些反接保护和电源滤波保护，抗干扰能力比较差，很难使用一些恶劣的应用环境。
公开日为2023年7月21日，公开号为CN219394427U的中国专利文献公开了一种用于直流电源的改进型主动结构浪涌防护电路，包括电路电源和后级电路，其特征在于，所述电路电源的正负极之间并联有吸收电容C1，所述后级电路和吸收电容C1并联，所述电路电源负极接地，所述吸收电容C1和后级电路之间并联有MOS管Q1、吸收电容C2及放电电阻R1,且吸收电容C2和MOS管Q1串联，放电电阻R1和吸收电容C2并联，所述MOS管Q1的栅极接有电压检测及驱动电路。
现有技术防护电路较为简单，无法抵御一些强浪涌，比如ISO7637-2中的抛负载浪涌、感应式雷击浪涌等。
发明内容
本实用新型的目的是为解决现有技术所存在的抗干扰能力差，很难在恶劣应用环境下使用的问题，提供一种重量变送器的高浪涌防护电路，具有能在恶劣工业现场环境运行能力，防浪涌能力强，电源纹波低，线路板发热少的优点。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种重量变送器的高浪涌防护电路，包括防护电路：所述防护电路对电源电路中的浪涌电流进行限制；自动升降压电路：所述自动升降压电路稳定限制后的波动输入电压；ADC电路：所述ADC电路先对输入电压降压后作为模拟电源；所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。通过特殊工艺的金属PTC结合大功率的TVS，实现电源端大浪涌的干扰防护。后端再通过DC-DC自动升降压，得到一个稳定的电源供整个系统使用，保证重量变送器的可靠运行。这样，本实用新型解决了现有的防护能力弱，抗干扰能力差，很难在一些恶劣应用环境内使用的问题，具有增强重量变送器的防浪涌能力，降低电源的纹波，同时减少线路板的发热的优点。
作为优选，所述防护电路包括保险丝R25，瞬态电压抑制管D21和瞬态电压抑制管D20；保险丝R25一端连接外接电源，另一端与瞬态电压抑制管D21正极相连接，瞬态电压抑制管D21负极分别与防护电路输出端和瞬态电压抑制管D20负极相连，瞬态电压抑制管D20正极接地。外接电源先经过R25金属材质的PTC限流保护，再经过D21反接保护，再通过D20大通流TVS强制浪涌电流，供后端DC-DC使用。
作为优选，所述ADC电路输入端连接外接电源，经LDO降压模块后与ADC模拟电源连接；所述LDO降压模块包括稳压芯片，所述稳压芯片输入端分别连接外接电源、电容C27第一端、电容C22第一端和电容C21第一端；电容C27第二端，电容C22第二端，电容C21第二端接地；稳压芯片调压端口分别连接电阻R15第一端和电阻R16第一端，电阻R15第二端与稳压芯片输出端连接；所述电阻R16两端并联有滤波电容C24。这样可以降低外接电压，使供电能供后端ADC模拟电源使用。
作为优选，所述ADC电路中ADC模拟电源输入端还分别连接电容C25第一端和电容C26第一端，电容C25第二端和电容C26第二端并线接地。电容C25和电容C26可以起到滤波的作用，降低电源纹波，减少线路板的发热。
作为优选，所述自动升降压电路包括高压升压式和降压式电源转换器和相应电路。高压升压式和降压式电源转换器可以自动升压和降压转换，输入电压宽，输出电压范围宽，具有较高的性价比。
作为优选，所述自动升降压电路中的电源转换器的输入端分别连接电容C20第一端、瞬态电压抑制管TVS3负极、电容C15第一端和电容C17第一端，电容C15第二端和电容C17第二端并线接地。使用瞬态电压抑制管TVS3可以抑制瞬间过电压，当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压时，双向击穿二极管能迅速齐纳击穿，由高阻状态变为低阻状态，对浪涌电压进行分流和箝位，从而保护电路中各元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。
作为优选，所述自动升降压电路中的电源转换器输出端分别连接电阻R10第一端、二极管D7正极、极性电容C11正极和极性电容C28正极，极性电容C11负极和极性电容C28负极并线接地。
作为优选，所述自动升降压电路中的高压升压式和降压式电源转换器反馈电压端分别连接到电阻R10第二端和电阻R12第一端，电阻R12第二端接地。
本实用新型的有益效果是增强了4-20ma重量变送器的防浪涌能力，显著降低了电源的纹波，同时减少线路板的发热。
附图说明
图1是本实用新型一种重量变送器的高浪涌防护电路电源前端浪涌防护原理实现图；
图2是本实用新型一种重量变送器的高浪涌防护电路自动升降压的DC-DC部分原理图；
图3是本实用新型一种重量变送器的高浪涌防护电路LDO降压电路供后端ADC模拟电源使用。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图对本实用新型技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
本实用新型的一个实施例中，包括防护电路：所述防护电路对电源电路中的浪涌电流进行限制；自动升降压电路：所述自动升降压电路稳定限制后的波动输入电压；ADC电路：所述ADC电路先对输入电压降压后作为模拟电源；所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。
在本实施例中，所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。
通过上述设置，确保电路连通，能够为自动升降压电路提供输入电源。
本实用新型的一个实施例中，所述防护电路包括保险丝R25，瞬态电压抑制管D21和瞬态电压抑制管D20；保险丝R25一端连接外接电源，另一端与瞬态电压抑制管D21正极相连接，瞬态电压抑制管D21负极分别与防护电路输出端和瞬态电压抑制管D20负极相连，瞬态电压抑制管D20正极接地。所述ADC电路输入端连接外接电源，经LDO降压模块后与ADC模拟电源连接；所述LDO降压模块包括稳压芯片，所述稳压芯片输入端分别连接外接电源、电容C27第一端、电容C22第一端和电容C21第一端；电容C27第二端，电容C22第二端，电容C21第二端接地；稳压芯片调压端口分别连接电阻R15第一端和电阻R16第一端，电阻R15第二端与稳压芯片输出端连接；所述电阻R16两端并联有滤波电容C24。所述ADC电路中ADC模拟电源输入端还分别连接电容C25第一端和电容C26第一端，电容C25第二端和电容C26第二端并线接地。所述自动升降压电路中的电源转换器的输入端分别连接电容C20第一端、瞬态电压抑制管TVS3负极、电容C15第一端和电容C17第一端，电容C15第二端和电容C17第二端并线接地。所述自动升降压电路中的电源转换器输出端分别连接电阻R10第一端、二极管D7正极、极性电容C11正极和极性电容C28正极，极性电容C11负极和极性电容C28负极并线接地。所述自动升降压电路中的电源转换器反馈电压端分别连接到电阻R10第二端和电阻R12第一端，电阻R12第二端接地。
在本实施例中，通过特殊工艺的金属PTC结合大功率的TVS，实现电源端大浪涌的干扰防护。接口CN7的1、2为外部供电接口，外接电源经过R21金属材质的PTC限流保护，再经过D21反接保护，再通过D20大通流TVS强制浪涌电流，供后端DC-DC使用。后端再通过DC-DC自动升降压，得到一个稳定的电源供整个系统使用，保证重量变送器的可靠运行。
通过上述设置，确保了本实用新型在恶劣电源环境下能够正常工作，不会像现有的重量信号变送器通常防护能力比较弱，现有的很多变送器受到浪涌干扰后就可能损坏，无法正常使用，同时能够具有较强的防浪涌能力。
实施例1
如图1-图3所示，一种重量变送器的高浪涌防护电路，包括防护电路：所述防护电路对电源电路中的浪涌电流进行限制；自动升降压电路：所述自动升降压电路稳定限制后的波动输入电压，保持输入电压基本不变；ADC电路：所述ADC电路先对输入电压降压后作为模拟电源；所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。所述防护电路包括保险丝R25，瞬态电压抑制管D21和瞬态电压抑制管D20；保险丝R25一端连接外接电源，另一端与瞬态电压抑制管D21正极相连接，瞬态电压抑制管D21负极分别与防护电路输出端和瞬态电压抑制管D20负极相连，瞬态电压抑制管D20正极接地。
所述ADC电路输入端连接外接电源，经LDO降压模块后与ADC模拟电源连接；所述LDO降压模块包括稳压芯片，所述稳压芯片输入端分别连接外接电源、电容C27第一端、电容C22第一端和电容C21第一端；电容C27第二端，电容C22第二端，电容C21第二端接地；稳压芯片调压端口分别连接电阻R15第一端和电阻R16第一端，电阻R15第二端与稳压芯片输出端连接；所述电阻R16两端并联有滤波电容C24。
所述ADC电路中ADC模拟电源输入端还分别连接电容C25第一端和电容C26第一端，电容C25第二端和电容C26第二端并线接地。所述自动升降压电路包括高压升压式和降压式电源转换器和相应电路。所述自动升降压电路中的电源转换器的输入端分别连接电容C20第一端、瞬态电压抑制管TVS3负极、电容C15第一端和电容C17第一端，电容C15第二端和电容C17第二端并线接地。
所述自动升降压电路中的电源转换器输出端分别连接电阻R10第一端、二极管D7正极、极性电容C11正极和极性电容C28正极，极性电容C11负极和极性电容C28负极并线接地。所述自动升降压电路中的电源转换器反馈电压端分别连接到电阻R10第二端和电阻R12第一端，电阻R12第二端接地。
在本实施例中，作为保险丝的PTC型号为LP-SM075，自动升降压芯片型号为LT3433，LDO降压模块中的降压芯片型号为MIC5205YM5，ADC模拟电源模块中的稳压器型号为78L05。LT3433第一端，第五端，第八端，第九端，第十四端，第十六端为接地端，第二端分别连接电容C14第一端和二极管D7负极，电容C14第二端分别连接LT3433开关高压端，稳压二极管D6负极和共模电感L2第一端，共模电容L2第二端分别连接LT3433开关低压端和稳压二极管D8正极，稳压二极管D6正极接地；LT3433控制电压端分别连接电容C18第一端和电阻R20第一端，电阻R20第二端连接电容C30第一端，电容C30第二端和电容C18第二端一同连接到LT3433第五端接地；LT3433软启动端连接电容C16第一端，电容C16第二端接地，LT3433低十一端为设备连接端，连接到VD端口，LT3433内供端分别连接到电容C19第一端和二极管D10负极，电容C19第二端接地，LT3433开关低压端还与稳压二极管D8正极连接，稳压二极管D8负极分别连接电阻R10第一端和二极管D7正极。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
包括防护电路：所述防护电路对电源电路中的浪涌电流进行限制；
自动升降压电路：所述自动升降压电路稳定限制后的波动输入电压；
ADC电路：所述ADC电路先对输入电压降压后作为模拟电源；
所述防护电路输出端连接所述自动升降压电路输入端，所述自动升降压电路输出端连接所述ADC电路输入端。
2.根据权利要求1所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述防护电路包括保险丝R25，瞬态电压抑制管D21和瞬态电压抑制管D20；保险丝R25一端连接外接电源，另一端与瞬态电压抑制管D21正极相连接，瞬态电压抑制管D21负极分别与防护电路输出端和瞬态电压抑制管D20负极相连，瞬态电压抑制管D20正极接地。
3.根据权利要求1所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述ADC电路输入端连接外接电源，经LDO降压模块后与ADC模拟电源连接；
所述LDO降压模块包括稳压芯片，所述稳压芯片输入端分别连接外接电源、电容C27第一端、电容C22第一端和电容C21第一端；电容C27第二端，电容C22第二端，电容C21第二端接地；
稳压芯片调压端口分别连接电阻R15第一端和电阻R16第一端，电阻R15第二端与稳压芯片输出端连接；
所述电阻R16两端并联有滤波电容C24。
4.根据权利要求1或3所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述ADC电路中ADC模拟电源输入端还分别连接电容C25第一端和电容C26第一端，电容C25第二端和电容C26第二端并线接地。
5.根据权利要求1所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述自动升降压电路包括电源转换器和相应电路。
6.根据权利要求1或5所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述自动升降压电路中的电源转换器的输入端分别连接电容C20第一端、瞬态电压抑制管TVS3负极、电容C15第一端和电容C17第一端，电容C15第二端和电容C17第二端并线接地。
7.根据权利要求1或5所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述自动升降压电路中的电源转换器输出端分别连接电阻R10第一端、二极管D7正极、极性电容C11正极和极性电容C28正极，极性电容C11负极和极性电容C28负极并线接地。
8.根据权利要求1或5所述的一种重量变送器的高浪涌防护电路，其特征在于：
所述自动升降压电路中的电源转换器反馈电压端分别连接到电阻R10第二端和电阻R12第一端，电阻R12第二端接地。
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