模擬開關(guān)降低繼電器功耗

設(shè)計(jì)思路概述了使用模擬開關(guān)和分立元件來降低繼電器驅(qū)動(dòng)功耗的方法。

繼電器通常用作電控開關(guān)。與晶體管不同，它們的開關(guān)觸點(diǎn)與控制輸入電氣隔離。另一方面，繼電器線圈的功耗對(duì)于電池供電應(yīng)用可能沒有吸引力。您可以通過添加允許繼電器在較低電壓下工作的模擬開關(guān)來降低此耗散（圖 1）。

圖1.模擬開關(guān)可降低繼電器功耗。

繼電器線圈消耗的功率等于 V2/R線圈.該電路通過施加低于正常工作電壓5V來降低這種耗散（致動(dòng)后）。請(qǐng)注意，打開繼電器所需的電壓（拾取電壓）大于保持繼電器打開所需的電壓（壓差）。所示繼電器具有 3.5V 拾取電壓和 1.5V 壓差，但該電路允許其采用 2.5V 中間電源電壓工作。表1比較了繼電器的功耗與兩端的固定工作電壓以及圖1電路的功耗。

當(dāng)您關(guān)閉SW1時(shí)，電流在繼電器線圈中流動(dòng)，C1和C2開始充電。繼電器保持非活動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)殡娫措妷盒∮谄涫叭‰妷骸C時(shí)間常數(shù)使得C1在C2兩端的電壓達(dá)到模擬開關(guān)的邏輯閾值之前幾乎完全充電。當(dāng)C2達(dá)到該閾值時(shí)，模擬開關(guān)將C1與2.5V電源和繼電器線圈串聯(lián)。此操作通過將線圈兩端的電壓升壓至 5V（電源電壓的兩倍）來打開繼電器。當(dāng)C1通過線圈放電時(shí)，線圈電壓回落至2.5V減去D1兩端的壓降，但繼電器保持導(dǎo)通，因?yàn)樵撾妷焊哂诶^電器的壓差電壓（1.5V）。

該電路的元件值取決于繼電器特性和電源電壓。R1的值應(yīng)足夠小，以保護(hù)模擬開關(guān)免受初始電流浪涌到C1的影響，該值應(yīng)足夠小，以允許C1快速充電，但又應(yīng)足夠大，以防止浪涌電流超過模擬開關(guān)指定的峰值電流。U1的峰值電流為400mA，峰值浪涌電流為IPEAK = （VIN VD1）/（R1 + RON），其中RON是模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻（典型值為1.2Ω）。C1的值取決于繼電器特性以及VIN與繼電器拾取電壓之間的差異。需要更多導(dǎo)通能量的繼電器需要更大的C1值。

選擇R2和C2的值，允許C1在C2的電壓達(dá)到模擬開關(guān)的邏輯閾值之前幾乎完全充電。在這種情況下，時(shí)間常數(shù) C2R2 約為 C1（R1 + R上).較大的 C2R2 值會(huì)增加開關(guān)閉合和繼電器激活之間的延遲。

審核編輯：郭婷