隔離式0–20mA精密電流環(huán)路模擬前端的脆弱分流電阻器可通過快速保險(xiǎn)絲或自動(dòng)限流開關(guān)進(jìn)行保護(hù)。然而，所示電路比保險(xiǎn)絲快，無需更換，并且（與開關(guān)不同）提供微處理器控制，并提供記錄故障事件的選項(xiàng)。電路包括一個(gè)比較器（MAX9910）、一個(gè)帶看門狗定時(shí)器的微處理器監(jiān)控器（MAX6706）、一個(gè)D型觸發(fā)器、一個(gè)NOR柵極、一個(gè)OR門和一個(gè)固態(tài)繼電器。

0–20mA 電流環(huán)路仍然是工業(yè)應(yīng)用中的可靠通信方式。對(duì)于包含高精度模擬前端（AFE）的系統(tǒng)，分流電阻器也必須是穩(wěn)定的高精度器件。然而，精密分流器很脆弱，并且可能會(huì)因意外直接連接到電流環(huán)路電源而損壞。然后，您必須更換分流器并重新校準(zhǔn)系統(tǒng)。為了避免這種費(fèi)用，請(qǐng)考慮圖1所示的微控制器控制保護(hù)電路。

圖1.該電路保護(hù)電流環(huán)路的隔離模擬前端（AFE）。為簡單起見，我們不顯示IC2、IC4、IC5和IC6的電源和接地連接（+5Viso和GNDiso）。

分流器可以通過快速保險(xiǎn)絲或限制電流來保護(hù)，即通過自動(dòng)開關(guān)關(guān)閉環(huán)路，然后在指定時(shí)間段后重新打開。與這些方法相比，圖 1 方法具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

它比保險(xiǎn)絲保護(hù)快得多。圖1中最慢的器件（IC1）關(guān)斷時(shí)間不到500μs。它提供了比保險(xiǎn)絲更高精度的開關(guān)閾值，當(dāng)然也沒有保險(xiǎn)絲需要更換。與“關(guān)閉并自動(dòng)重試”保護(hù)不同，它提供保護(hù)電路的微控制器控制，以及記錄事件的選項(xiàng)，從而提供調(diào)用保護(hù)電路的記錄。

此外，圖1保護(hù)對(duì)AFE幾乎沒有影響：由于IC2緩沖器，輸入電流小于30pA，IC1的導(dǎo)通電阻小于2Ω。無需額外的隔離數(shù)據(jù)通道或微控制器 I/O 端口。為防止在系統(tǒng)安裝或維修期間損壞，回路在上電后以及未通電時(shí)關(guān)閉。 保護(hù)算法通過電源故障比較器和看門狗電路實(shí)現(xiàn)，IC3 （MAX6706）上可作為獨(dú)立輸出，以及D型觸發(fā)器（IC6）。上電時(shí)，觸發(fā)器處于RESET狀態(tài)，電流環(huán)路開路，這是由于IC3的高電平RESET信號(hào)驅(qū)動(dòng)NOR柵極（IC4）。在SCK線路上的第一個(gè)低到高轉(zhuǎn)換之后，IC3的WDO輸出的上升沿設(shè)置觸發(fā)器并將電流拉過固態(tài)繼電器（IC1），從而將輸入連接到環(huán)路。

在環(huán)路電流過載（即大于約27mA）的情況下，電源故障比較器（IC3上的PFO）的高電平將觸發(fā)器復(fù)位并關(guān)閉IC1。由于IC5柵極，微控制器在MISO輸出端只能看到“一”，這意味著過流。要再次打開環(huán)路，微控制器必須停止SCK線路至少2.4秒。然后，SCK上的下一個(gè)低到高轉(zhuǎn)換重新連接電流環(huán)路。