PWM转4-20mA 或 0-5V隔离输出兼容设计

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这个是在网上上看到的电路图，描述的内容为：

输出可变可控制PWM占空比 隔离型，0-20mA电流变送输出，包括0-10mA、4-20mA，还可以0-5V电压变送输出，精度可达0.5%温漂低，大批量生产过，电路稳定可靠。

电路图如下：

电路解析：

输入为最左边的PWM和GND还有3.3V，通过光耦进行隔离到隔离侧，也就是通过光耦和431将PWM转化为隔离基准后的2.5V的PWM波，然后再经过二阶RC滤波转化为0~2.5V直流电压后给后级的运算放大器。

基准后的PWM经过二阶RC滤波后，输出电压为Vref*D（Vref为431基准电压，D为PWM占空比），经过一个电压跟随器做阻抗变换（减小输出阻抗），然后再接到后级电流源电路。

再往后是一个howland电流源拓扑，使用了一个三极管进行扩流（运放输出电流有限，所以要加三极管扩流）。我们先看电流输出模式，那么就是按照图示接法，将4-20mA的负载电阻接到Rload处。

Howland电流源仿真:

我们可以看到输出电流公式为：Iload = VIN/2*50Ω。当输入电压为1V时，输出电流为10mA左右。

那么下面是推导过程：

0~5V输出：

电路中还有这么一句话： R212焊接时，输出4-20mA电流，不焊接时，输出0-5V电压。那么我们仿真中也去掉R212，可以看到，输出电压基本为3*VIN（在负载电阻很大的情况下）。比如下图，输入电压1V，输出电压为3V：

由R211//R215很小，RLoad很大，所以推导过程均忽略掉了，推导过程如下：

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总结：可以用，精度要求不高的情况下还可以。这个0~5V，4~20mA的兼容设计挺好的，就是要注意0~5V输出时候的负载电阻不能太小（一般也不会很小）。