智能变送器的电源的设计

随着微控制器MCU(或单片机)技术的成熟，原来的模拟变送器逐渐被以微控制器为数据处理和控制核心的智能变送器所代替。智能变送器扩展了模拟变送器的功能，不仅提高了测量精度和工作可靠性，还可以很容易地实现线性化处理、温度补偿、自动零点和量程调整及数字通信等功能。在开发低功耗的智能两线制变送器时，仪器内部的微功率电源设计十分关键。首先，具有微处理器的智能变送器要满足微控制器、A/D、D/A以及通信电路的供电，需要比原来模拟变送器更大的功率，需要内部电源具有更高的供电效率。另外，对于电容传感器和热电偶，还要考虑接地或者传感器可能碰壳(接地)的情况，所设计的变送器电路必须是输入与输出相隔离的，这样才能够保证后续控制系统的正常工作和抗共模干扰能力。

　　整体设计

　　LT1934系列芯片是一种由基准电压源、振荡电路和误差放大器等构成的、PWM控制的CMOS降压型DC/DC控制器。主要指标：输入电压为3.3?34V，输出电压为1.5?6.0V，可以0.1V为进阶单位来进行设定;低静态电流12μA最大值，最大输出电流300mA。图4为LT1934的基本电路。

　　在设计电路时，器件选择和S-8251基本一样，在PCB版图设计时要注意电容C2和芯片LT1934距离不能太远，尽量使用粗线，最好使用地平面，否则会引起自激振荡。电感L1对DC/DC的转换效率起决定作用。如果L1偏小，电路的转换效率将降低，启动电流增大，甚至无法启动。如果L1偏大，则会造成输出能力下降，同时DC/DC电路将可能产生振荡。

　　隔离电源绕组

　　射频导纳物位变送器还需要一组隔离电源给传感器电路使用。保证变送器的安全工作和高的抗共模干扰能力。我设计的电源电路在降压变换器的电感上提供了一个隔离的次级绕组，它采用了在DC/DC输出储能电感L1A上“窃”电的方法。图5为带隔离电源的电路设计。

　　图4 LT-1934的基本电路

　　L1B就是这个隔离电源的供电线圈。由于这组隔离电源是在DC/DC的储能线圈上加载的副线圈，结构为开环形式，因此它的输出稳定性相对比较差。原边负载的变化直接影响副边的稳定性，因此电路在实际使用时，要求原边的电路系统在运行时需要尽可能保证功耗的稳定性。

　　图5 带隔离电源的电路设计

　　结论

　　两线制变送器隔离式电源具有使用温度范围宽、输入电压范围宽、输出效率高、集成度高、隔离性能好、体积小、成本低等特点，是一种稳定可靠的两线制变送器电源，能够满足各种具有复杂要求的两线制变送器的使用。考虑到尺寸大小和安装等因素，我们在射频导纳物位变送器上采用第二种方案。目前该电源已经在射频导纳物位变送器上获得应用，经过长时间的现场应用考验，性能优良，完全达到了隔离型两线制变送器的使用要求。