微控制器控制电流环路AFE保护

隔离式0–20mA精密电流环路interwetten与威廉的赔率体系 前端的脆弱分流电阻器可通过快速保险丝或自动限流开关进行保护。然而，所示电路比保险丝快，无需更换，并且（与开关不同）提供微处理器控制，并提供记录故障事件的选项。电路包括一个比较器（MAX9910）、一个带看门狗定时器的微处理器监控器（MAX6706）、一个D型触发器、一个NOR栅极、一个OR门和一个固态继电器。

0–20mA 电流环路仍然是工业应用中的可靠通信方式。对于包含高精度模拟前端（AFE）的系统，分流电阻器也必须是稳定的高精度器件。然而，精密分流器很脆弱，并且可能会因意外直接连接到电流环路电源而损坏。然后，您必须更换分流器并重新校准系统。为了避免这种费用，请考虑图1所示的微控制器控制保护电路。

图1.该电路保护电流环路的隔离模拟前端（AFE）。为简单起见，我们不显示IC2、IC4、IC5和IC6的电源和接地连接（+5Viso和GNDiso）。

分流器可以通过快速保险丝或限制电流来保护，即通过自动开关关闭环路，然后在指定时间段后重新打开。与这些方法相比，图 1 方法具有几个优点。

它比保险丝保护快得多。图1中最慢的器件（IC1）关断时间不到500μs。它提供了比保险丝更高精度的开关阈值，当然也没有保险丝需要更换。与“关闭并自动重试”保护不同，它提供保护电路的微控制器控制，以及记录事件的选项，从而提供调用保护电路的记录。

此外，图1保护对AFE几乎没有影响：由于IC2缓冲器，输入电流小于30pA，IC1的导通电阻小于2Ω。无需额外的隔离数据通道或微控制器 I/O 端口。为防止在系统安装或维修期间损坏，回路在上电后以及未通电时关闭。 保护算法通过电源故障比较器和看门狗电路实现，IC3 （MAX6706）上可作为独立输出，以及D型触发器（IC6）。上电时，触发器处于RESET状态，电流环路开路，这是由于IC3的高电平RESET信号驱动NOR栅极（IC4）。在SCK线路上的第一个低到高转换之后，IC3的WDO输出的上升沿设置触发器并将电流拉过固态继电器（IC1），从而将输入连接到环路。

在环路电流过载（即大于约27mA）的情况下，电源故障比较器（IC3上的PFO）的高电平将触发器复位并关闭IC1。由于IC5栅极，微控制器在MISO输出端只能看到“一”，这意味着过流。要再次打开环路，微控制器必须停止SCK线路至少2.4秒。然后，SCK上的下一个低到高转换重新连接电流环路。