如何设计电源隔离式4线制传感器发射器

我在之前的博文中曾经讨论过4线制传感器发射器的基础知识，以及一个输出隔离式传感器发射器的详细设计。今天，我来讨论一下电源隔离式4线制传感器发射器。

首先，我们来回顾一下我在上一篇博文中讨论过的输出隔离式发射器（图1）的高级图。在这个拓扑中，发射器被从电源和传感器上隔离开来，而电源与传感器共用一个接地。虽然图1显示的是一个本地电源，4线制模拟输入模块可以为输出隔离式发射器供电。

图1：具有本地电源的输出隔离式4线制传感器发射器

图2是电源隔离式发射器的高级图。在一个电源隔离式发射器中，传感器和发射器共用一个GND，而电源与它们相隔离。因此，传感器无需从发射器和电流环路中隔离开来，并且应该能够安全耐受接线问题或短接至电流环路线路上其它电势所产生的影响。

图2中的电路由本地为传感器发射器供电的电源供电，这一点与图1中的输出隔离式电路相似。接受AC电源电压的发射器将常用于这种配置中，在这个配置中，AC电源电压必须被隔离，并且被转换为一个为传感器和发射器供电的经稳压DC电压。

图2：具有本地电源的电源隔离式4线制传感器发射器

图3显示的是，电源隔离式4线制发射器的连接图，此发射器由模拟输入模块电源，而不是由本地电源供电。

图3：电源隔离式4线制传感器发射器

你可以使用我在之前的博文中介绍的同样构造块来设计一个电源隔离式4线制传感器发射器。图4显示了一个针对电源隔离式4线制传感器发射器的经简化电路示例。此发射器接受DC电源电压；此电压可以是传感器发射器的本地电源，或者由4线制模拟输入模块提供。电源隔离式4线制发射器不再需要一个通过绝缘隔栅将传感器数据发送到发射器的方法，从而免除了对于数字或模拟数据隔离解决方案的需要。

图4：电源隔离式4线制传感器发射器

在我的下一篇博文中，我将通过介绍完全隔离4线制发射器来结束这一4线制发射器系列文章。

其它资源

查看这些针对2线制发射器的TI Designs参考设计：

具有电流环路输出、EMC保护功能的桥式传感器信号调节器 (TIPD126)。

隔离式环路供电热电偶发射器参考设计 (TIDA-00189)

低成本环路供电4-20mA发射器EMC/EMI经测试参考设计 (TIPD158)。

阅读由我的同事Kevin Duke撰写的3线制博文

模拟输出和架构概述。

3线制模拟输出的发展。

在由我的同事Art Kay和Tim Green编写的全新模拟工程师速查参考电子书中寻找常用的模拟设计公式。