ＺＦ２Ｂ２２型隔离式高精度Ｖ／Ｉ变换器

 

一、性能特点：     

    ＺＦ２Ｂ２２型高性能电压／电流变换器，输入输出地之间的隔离电压可高达１５００Ｖ，输入端单个电阻可编程，使输入电压可以是０～１Ｖ或０～１０Ｖ两种输入，其隔离输出电流为４～２０ｍＡ，输出负载范围０～１０００Ω?熏可以是接地负载，也可以是浮地负载。

ＺＦ２Ｂ２２的输入级设计使信号处理兼容，增益电阻单个可调，因而可以输入０～１Ｖ，０～１０Ｖ；１～５Ｖ；或者１～５ｍＡ?熏４～２０ｍＡ?熏１０～５０ｍＡ?熏这些标准输入信号都能变换成隔离的４～２０ｍＡ输出，且有较低的满度温漂，较高的线性精度。ＺＦ２Ｂ２２模块中，设计了隔离环路电源，２８Ｖ直流电源和输入电源完全隔离，可直接驱动０～１０００Ω负载，不需外加ＤＣ／ＤＣ隔离电源。ＺＦ２Ｂ２２广泛应用于过程控制和监视系统中，进行Ｖ／Ｉ变换，且电隔离，以防止子系统或分离系统部件之间信息传递中产生的瞬态电压，故障电压引起系统的损坏，此外在工业应用中，它可作为系统部件间信号传递的耦合环。如：变送器、显示器、控制器、译码器、微处理机驱动器和信号控制器等，也还可以作为微机Ｄ／Ａ变换器输出和标准４～２０ｍＡ模拟环路间的接口。

二、外形及引线排列（底视）

 

                 图一

三、基本接线图：

                             图二

四、工作原理：

 

                                  图三

ＺＦ２Ｂ２２模块内部方块图如图三所示，输入级采用运算放大器进行电压电流变换，然后进行脉冲调制，解调输出，Ｖ／Ｉ变换的输入电路和输出电路间，信号和电源两者均采用变压器隔离，以获得高的共模隔离电压。

ＺＦ２Ｂ２２隔离输出４～２０ｍＡ电流正比于输入电压，输入级增益为１．６ｍＡ／Ｖ，与输出负载电阻无关，输入放大器接成单端输入形式，以接受正０～１０Ｖ的输入信号电压，改变增益电阻ＲＧ的值，可得到１．６ｍＡ／Ｖ和１６ｍＡ／Ｖ的增益系数，即０～１Ｖ（Ｇ＝１６ｍＡ／Ｖ）０～１０Ｖ（Ｇ＝１．６ｍＡ／Ｖ）输出传递函数是ＩＯＵＴ＝４ｍＡ＋Ｇ×ＶＩＮ。内部设有一个高稳定的基准电压为２．５Ｖ，用于在零信号输入时，产生４ｍＡ输出电源基准输出①端和基准输入②端连接，ＲＯ作初始标准，作为电流比率计工作时，外基准电压可接到基准输入②端。 

   ＺＦ２Ｂ２２设计成单电源工作，电源电压为＋１５Ｖ，电流输出输入大于１００ｍＡ，低不能小于１４Ｖ，高不能超过３０Ｖ，内部直流一直流变换提供＋２８Ｖ环路电压，与＋１５Ｖ电源电压无电气连接，最大负载为１０００Ω，以实现二线电流传输。

五、最佳调整：

ＺＦ２Ｂ２２输入０～１０Ｖ电压时，Ｇ＝１．６ｍＡ／Ｖ，电路连接如图四①②端接５００Ω电位器作为Ｒ０，③④端接一个５１０ｋΩ电阻和一个３３０ＫΩ左右的电位器串接作为ＲＧ，⑥⑦端接地，⑤端作信号输入，并用5或6电压表监视输入信号，⑾⒀端短接，⑿⒁端接一负载５００Ω（０．０１％），然后用5或6电压表监测电压２Ｖ（４ｍＡ），１０Ｖ（２０ｍＡ），直接串入测电流也行，当输入ＶＩＮ＝０Ｖ时，调接Ｒ０使输出为２０００Ｖ，当ＶＩＮ＝１０．０００Ｖ时，调ＲＧ，使输出为１０．０００Ｖ（２０ｍＡ），反复进行调节，即满度调好后，再输入０Ｖ，看输出是否为２．０００Ｖ，如有变化，再调ＲＯ；再输入１０Ｖ，看输出１０．０００Ｖ是否变化，变化了，再调ＲＧ几次后，有ＶＩＮ＝０，ＶＯＵＴ＝２．０００Ｖ；ＶＩＮ ＝１０Ｖ，ＶＯＵＴ＝１０．０００Ｖ才算调好，可以将电位器放在印刷板上，也可以配一个ＲＯ和ＲＧ代替电位器。

其它应用调零和调满度程序如下：

 

如果输入的是１Ｖ～１０Ｖ，ＲＧ的值由下式确定：ＲＧ（ＫΩ）＝６．１３４ＳＦ／（１０．１－ＳＦ）

    式中ＳＦ是刻度系数，等于ＶＩＮ的满度值。

例如将０～１Ｖ电压变到４～２０ｍＡ，且ＳＦ＝１，ＲＧ的值为６９３Ω，由于器件误差，ＲＧ用６９３Ω±５％的电位器进行调整，估计５１０Ω电位器加３００Ω电阻足够。失调电阻ＲＯ和增益电阻ＲＧ的建立无关，Ｒ０（ＫΩ）＝２．５（ＶＲＥＦ－２．４），这里ＶＲＥＦ是所加的基准电压。

例如：由ＺＦ２Ｂ２２自身提供的２．５Ｖ基准，ＲＯ＝２５０Ω，由于误差的影响，精确的ＲＯ要用２５０Ω±５％的电位器进行调整即可，用外基准输入时，①脚开路，通过ＲＯ接入②脚。

六、外环路电源：

ＺＦ２Ｂ２２应用自身环路电压２８ＶＤＣ时，负载最大为１０００Ω，适于二线远距离传输，如果为了方便，想要用外部独立电源，其接线如图五（ａ）所示，其电源电压范围从６～３２Ｖ变化根据负载电阻大小而变化，负载电阻和电源电压的关系如图五（ｂ）所示，这时⑧端仍然要接独自的＋１５Ｖ电源，但１５Ｖ电源的电流５０ｍＡ就够了。

图五  ＺＦ２Ｂ２２使用外部电源接线图及电源电压与负载关系

七、同步应用：

   在几个ＺＦ２Ｂ２２同时邻近应用时，可能发射出各自的振荡频率，引起与输出误差有关的拍频干扰，这误差由同步连接就可以消除，其接线如图六所示。

图六  几个ＺＦ２Ｂ２２邻近应用时的同步连接

八、信号电流变换隔离器：

在过程控制中，ＺＦ２Ｂ２２可以将标准的处理信号（如：１～５ｍＡ，４～２０ｍＡ，１０～５０ｍＡ，１～５Ｖ等）变换成隔离的４～２０ｍＡ输出，接线图如图七所示，其中ＲＣ将遥控环路来的电流变为电压输入， ＲＧ为满度调节电阻， ＲＣ位选择所加满度输入电流时能产生最小＋１Ｖ的信号。ＲＣ＝，ＲＧ＝，ＳＦ＝ＶＩＮＦ．Ｓ。例如：５０Ω电阻把４～２０ｍＡ变为２００ｍＡ到１Ｖ的电压输入，ＺＦ２Ｂ２２再变为隔离的４～２０ｍＡ输出。因处理信号提供了所需的失调，所以基准输入②端不连接。

注：计算出的ＲＧ值，接一个大于这一阻值的电位器进行调节。

九、其它应用接线图：

图九  隔离压力传感器线路

十、输出保护：

ＺＦ２Ｂ２２输出保护电路，可参阅ＺＦ２Ｂ２０输出保护的接法。