用複位控製器IC減小繼電器線圈電流
發布時間:2021-04-02 來源:Peter Baxter 責任編輯:wenwei
【導讀】本設計實例顯示了如何在一個繼電器線圈驅動電路中用一個63¢(Q=1)微處理器複位電壓檢測器IC來顯著減小線圈的保持電流。
如果問一個小型歐姆龍G5V-2雙刀雙擲繼電器的線圈電流大約是多少,大多數人會估計在25mA左右,而實測電流卻為100mA。然而一旦繼電器動作後,大部分繼電器需要的保持電流僅為吸合電流的5%。即使是下麵例子中給出的微型歐姆龍G5V-1單刀雙擲繼電器,在5V工作時的線圈電流也有30mA。
shichangshangyoudaliangyongyujianxiaobaochidianliudechengshudianlu。xuduoshejishijiyulisandeyuanqijian,liyongdarongliangdedianjiedianrongjinxingshixukongzhi。churenyiliaodeshi,benwenjieshaodefangfazaiqitadifangmeiyoubeitijiguo。
使用兩根I/O端口線

圖1:一個非常簡單的方法:用第二個I/O端口線來開關較小的驅動電流
如果可以的話,用兩個輸出來控製一個繼電器將會是最合理的方法:用其中一個I/O端口使繼電器吸合,用另一個I/O端口使繼電器保持吸合。首先將兩個端口都置為高電平,但在約20ms後,將吸合(PULL-IN)信號返回低電平,而將保持(HOLD)信號處於高電平,直到需要釋放繼電器時為止。
在HOLD晶體管的集電極和繼電器線圈之間是一個限流/降壓元件,如電阻、穩壓二極管或者是二極管串。這些元器件的耗散功率都很小(在10mW至25mW之間)。
使用複位電壓檢測器
一般情況下隻有一根控製線可用。這裏是一個理想的吸合脈衝(單穩態)解決方案。

圖2:用一個高電平有效的複位芯片來產生吸合電流脈衝,MCP101和ZVN3306F可以很好地與各種繼電器一起使用;類似的器件也可以很好地工作(如MAX810)
小型SOT-23微處理器(μP)複(fu)位(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)比(bi)較(jiao)理(li)想(xiang)。低(di)電(dian)平(ping)有(you)效(xiao)輸(shu)出(chu)元(yuan)件(jian)在(zai)漏(lou)極(ji)開(kai)路(lu)時(shi)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong),能(neng)夠(gou)吸(xi)入(ru)足(zu)夠(gou)的(de)電(dian)流(liu),並(bing)能(neng)承(cheng)受(shou)繼(ji)電(dian)器(qi)電(dian)壓(ya)。其(qi)他(ta)情(qing)況(kuang)下(xia),建(jian)議(yi)用(yong)高(gao)電(dian)平(ping)有(you)效(xiao)輸(shu)出(chu)芯(xin)片(pian)來(lai)驅(qu)動(dong)晶(jing)體(ti)管(guan)。
幾點注意事項
驅動MOSFET和雙極型晶體管的所有電流來自控製線。因此,要盡量保持NPN基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)足(zu)夠(gou)小(xiao),以(yi)防(fang)止(zhi)高(gao)電(dian)平(ping)時(shi)的(de)電(dian)壓(ya)跌(die)落(luo)。如(ru)果(guo)控(kong)製(zhi)電(dian)壓(ya)達(da)不(bu)到(dao)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)閾(yu)值(zhi)電(dian)平(ping),複(fu)位(wei)脈(mai)衝(chong)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)。用(yong)一(yi)個(ge)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)可(ke)以(yi)比(bi)閾(yu)值(zhi)電(dian)平(ping)高(gao)很(hen)多(duo)的(de)複(fu)位(wei)IC可以很容易滿足設計需求。
大多數繼電器的數據手冊顯示吸合時間不超過10ms。很多微處理器複位芯片可產生一個100ms或者更長的脈衝,如果沒有最小功耗的限製要求,這樣做沒有任何問題。
LED狀態指示
在用平台概念開發原型時,在一些特殊節點加上LED是很有效的——可以幫助軟件開發人員快速發現代碼是否激活了電路。這能減少用示波器探測這些點的需求。

圖3:如果包含LED狀態指示,那就將它們放在限流/降壓器件的兩側
LED製造商經常不詳細說明他們的LED是否能在1mA或更低電流下正常工作,然而許多LED是可以的。較小尺寸的(如0402封裝)LED通常是理想的選擇。下麵推薦一些1mA係列的LED——但是沒有驗證過。

表1,小電流LED
這個元件能買到嗎?

圖4:能實現這種設計的商用IC將很受市場的歡迎
用一個稍加擴展的複位IC就能實現單芯片繼電器驅動解決方案,而且我認為它將成為非常成功的商用器件。畢竟,我們還要在很長一段時間內驅動繼電器工作。
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