采用數字技術(shù)降低繼電器功耗

繼電器常被用作電子控制開(kāi)關(guān)，與晶體管不同的是開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)與控制輸入是電隔離的。另一方面，繼電器線(xiàn)圈的功耗對于電池供電產(chǎn)品而言是一個(gè)缺憾，通過(guò)增加一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)可降低線(xiàn)圈損耗、并允許繼電器工作在較低的電壓(圖1)。

圖1. 利用模擬開(kāi)關(guān)降低繼電器的功耗

繼電器線(xiàn)圈的功耗為V?/RCOIL，降低其標稱(chēng)的5V供電電壓可減小相應的功耗(導通后)，需要注意的是控制繼電器導通的電壓(吸合電壓)高于保持其導通狀態(tài)的電壓(釋放電壓)，圖中所示繼電器的吸合電壓為3.5V、釋放電壓為1.5V，本設計中則允許其工作在2.5V的中間值。表1對比了繼電器在固定工作電壓，以及采用圖1電路替代后的功耗。

閉合SW1，電流流過(guò)繼電器線(xiàn)圈，C1、C2開(kāi)始充電，由于電源電壓低于吸合電壓，繼電器保持釋放狀態(tài)。RC時(shí)間常數保證C2上的電壓達到模擬開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)限之前C1的充電過(guò)程基本完成。當C2達到邏輯門(mén)限時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)將C1與2.5V電源和繼電器線(xiàn)圈串行連接，這樣，通過(guò)將繼電器線(xiàn)圈的電壓提升到5V(兩倍于電源電壓)使其導通。隨著(zhù)C1通過(guò)線(xiàn)圈放電，使線(xiàn)圈電壓降低至2.5V減去D1的管壓降，該電壓仍高于繼電器的釋放電壓(1.5V)，因此繼電器可繼續保持導通狀態(tài)。

電路中的元件值取決于繼電器的特性和電源電壓，電阻R1能夠保護模擬開(kāi)關(guān)免受流過(guò)C1的起始浪涌電流的沖擊，為保證C1迅速充電該電阻阻值應該足夠小，同時(shí)，為防止浪涌電流超出模擬開(kāi)關(guān)所允許的峰值電流，還要保證一定的阻值。U1的峰值電流為400mA，浪涌峰值電流為IPEAK= (VIN - VD1)/(R1 + RON)，其中RON是模擬開(kāi)關(guān)的導通電阻(典型值為1.2Ω)。C1的大小取決于繼電器的特性和VIN與繼電器吸合電壓之差，如果繼電器需要較大的導通能量則C1取值較大。

R2、C2的選擇要保證在C2電壓達到模擬開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)限之前C1基本完成其充電過(guò)程。本設計中，要求C2R2時(shí)間常數大約是C1(R1 + RON)的七倍。較大的C2R2會(huì )增大開(kāi)關(guān)閉合到繼電器啟動(dòng)的延遲時(shí)間。