潦草开源一个隔离型的4-20mA的环路变送器

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最近看了MPS的一个视频，是一个FLY-BUCK拓扑的，感觉这个拓扑还是挺实用的（因为我之前拆解某款电压表的时候就看到了这种拓扑），所以我就寻思着可以拿这个拓扑来做一个隔离型的4-20mA的环路变送器，应该是会比较好实现！MPS 论坛上有视频+文字版抠出来🤙整理好的，链接放在阅读原文，要补课的可以先去看看，属于拆骨肉，是最香的👍。

这个拓扑实在是挺好玩的，就是要注意如果副边功率消耗比原边低的话，若采用 Buck 芯片来构建隔离 Buck 电路时，需要选择工作在 FCCM 的同步 Buck 芯片。（这个在MPS的官方视频有所提及，真诚建议先戳阅读原文复习一下）

那么我们就开始设计吧！首先是接口部分，我们设计指标就定为18~30V输入，所以接口部分的TVS保护器件就选择36V防护的TVS管，这里需要注意TVS的漏电流，因为TVS的漏电流是会影响到最终环路电流精度的。

然后是电源部分，准备采用MPS的新出的产品[url=]MP4582[/url]作为电源转化，拉高MODE管脚，让MP4582强制工作在FCCM模式，这样有利于我们副边的电压电流转化。可以很方便地做Fly-buck拓扑。这一点在MPS的电源小课堂有所提及（戳阅读原文猛学），因为如果原边的电流负载不如副边电流大的话，那么在做Fly-buck的时候就需要电源芯片处于FCCM模式，否则副边无法进行能量转换。

下图为公式求导：

然后是测量侧（隔离侧），准备采用电桥的形式，组成三线法测量，能一定程度内补偿线阻带来的误差（因为PT100受线阻影响还蛮大的，基本上0.3Ω就要算1℃了），然后组成电桥就可以抵消掉线阻带来的影响。下图中黑色的是虚拟的接线图，画了3个线阻Rwire1~3。最终采集到的是PT100两端的电压（如果假设Rwire1=Rwire2的话），基本就可以平衡掉。

然后是测量侧（隔离侧）的MCU输出PWM去控制光耦隔离，然后光耦隔离后再经过一个有基准源校正后的反相器，将PWM转化为一个更为精准的2.5V幅值的PWM信号（这个信号与MCU输出的PWM同相）。电路就大致设计成如下所示吧：

然后是最为关键的2线恒流部分的控制，通过一个三阶的RC滤波，将刚才MCU输出的PWM转化为一个直流的“DAC”信号去控制运算放大器与达林顿管组成的恒流源：

计算公式如下所示：

由于在这种恒流源的设计中，三极管Q2处于放大区，功耗较大，所以需要对三极管进行功率计算，按最大电流为20mA计算，加在R7和R8上的电压为0.02A*25=0.5V，所以加在三极管CE两端的电压:

VCE(max)=36-0.5=35.5V

P(max)=35.5V*0.02=0.71W

所以需要对三极管部分的LAYOUT要做大面积铜皮散热处理。

最终这个电流再流到LOOP_N，非常的Nice！那么只要MCU通过ADC采集PT100两端的电压，然后推算出PT100的电阻，再通过PT100的电阻转化为温度信息，再通过PWM控制运算放大器的恒流源，就完成了4-20mA的恒流控制。就可以将温度通过4-20mA的环路电流输出出去啦！类似下图所示的线性转化关系，是不是很巧妙~

当然这个电路是我东拼西凑出来的，实物仍需验证，如果有设计的不太合理的地方请大家留言指正！（我好赶快修改）

最后，阅读原文戳进去是这个非常不错的MPS电源小课堂+图文拆骨肉版：MPS手把手教你搭隔离BUCK

无限call back ，想必看得出我是真好学了！！！.