回路供电技术及其应用

一、概述
在过程控制系统中仪表的测量和控制信号的传送除采用各种现场总线方式
外，大部分仪表都采用模拟方式进行传送，通常采用4～20mA 标准信号，也有
少数仪表采用1～5mA 或10～50mA 标准信号。在温度、压力、液位以及PH 值
等的测量中，普遍使用的二线制变送器，它在输出4～20mA 测量信号的二根导
线上，同时向变送器供给24V 电源，其应用的就是回路供电技术。
回路供电技术不仅在变送器中应用，而且也在显示器和信号隔离器等仪表中
应用。由于回路供电技术具有很多优点，国外很多仪表公司发展了许多新产品。
特别是近年来，微功耗集成电路的飞速发展促进了回路供电技术的发展。本文重
点介绍应用该技术拓展的一些新产品及其应用。
二、什么叫回路供电（Loop powered）仪表
有电子线路构成的仪表都需要供给直流电源，许多仪表采用外部电源供电，
如果用交流供电，仪表中则需要增加交直流转换电路，因此仪表的电源供给回路
和信号输出或输入回路往往是分开的。而在过程控制系统中，有些仪表通过它的
信号输出或输入回路向仪表供给电源，这类仪表我们称之谓回路供电仪表，也有
的称它为二线制仪表。
图 1 是采用24V 供电的变送器，变
送器的输出电流4～20mA 也通过供电
线传送。4～20mA 是测量值的变化范
围，也就是说4mA 是零点，20mA 是
满度。如果这是一个测量范围为0～100℃ 图 1
的温度变送器，那么4mA 表示测量对象是在0℃，而20mA 时表示测量对象的
温度为100℃。
有人会问为什么要使用 4～20mA 信号传送，而不使用0～20mA 信号传送
呢？事实上变送器中的电子线路需要耗电，0mA 无法使变送器工作，而4mA 就
是为了向仪表提供电能，保证变送器内的电子线路的正常工作。用4mA 是根据
当时的半导体集成电路的微功耗水平而制定的。