应用笔记 956

利用模拟开关降低继电器的功耗


摘要 : 本文给出了一种利用模拟开关和分立元件降低继电器功耗的方法。

继电器常被用作电子控制开关,与晶体管不同的是开关触点与控制输入是电隔离的。另一方面,继电器线圈的功耗对于电池供电产品而言是一个缺憾,通过增加一个模拟开关可降低线圈损耗、并允许继电器工作在较低的电压(图1)。

图1. 利用模拟开关降低继电器的功耗
图1. 利用模拟开关降低继电器的功耗

继电器线圈的功耗为V²/RCOIL,降低其标称的5V供电电压可减小相应的功耗(导通后),需要注意的是控制继电器导通的电压(吸合电压)高于保持其导通状态的电压(释放电压),图中所示继电器的吸合电压为3.5V、释放电压为1.5V,本设计中则允许其工作在2.5V的中间值。表1对比了继电器在固定工作电压,以及采用图1电路替代后的功耗。

表1. 继电器功耗
Voltage
Current
Total Power Dissipation
5V (normal operating voltage)
90mA
450mW
3.5V (pick-up voltage)
63mA
221mW
2.5V (circuit of Figure 1)
45mA
112mW

闭合SW1,电流流过继电器线圈,C1、C2开始充电,由于电源电压低于吸合电压,继电器保持释放状态。RC时间常数保证C2上的电压达到模拟开关的逻辑门限之前C1的充电过程基本完成。当C2达到逻辑门限时,模拟开关将C1与2.5V电源和继电器线圈串行连接,这样,通过将继电器线圈的电压提升到5V (两倍于电源电压)使其导通。随着C1通过线圈放电,使线圈电压降低至2.5V减去D1的管压降,该电压仍高于继电器的释放电压(1.5V),因此继电器可继续保持导通状态。

电路中的元件值取决于继电器的特性和电源电压,电阻R1能够保护模拟开关免受流过C1的起始浪涌电流的冲击,为保证C1迅速充电该电阻阻值应该足够小,同时,为防止浪涌电流超出模拟开关所允许的峰值电流,还要保证一定的阻值。U1的峰值电流为400mA,浪涌峰值电流为IPEAK = (VIN - VD1)/(R1 + RON),其中RON是模拟开关的导通电阻(典型值为1.2Ω)。C1的大小取决于继电器的特性和VIN与继电器吸合电压之差,如果继电器需要较大的导通能量则C1取值较大。

R2、C2的选择要保证在C2电压达到模拟开关的逻辑门限之前C1基本完成其充电过程。本设计中,要求C2R2时间常数大约是C1(R1 + RON)的七倍。较大的C2R2会增大开关闭合到继电器启动的延迟时间。

类似文章发表于2001年12月20日的EDN杂志。


相关型号
MAX4624 免费样品
下一步
EE-Mail 订阅EE-Mail,接收关于您感兴趣的新文档的自动通知。
© , Maxim Integrated Products, Inc.
The content on this webpage is protected by copyright laws of the United States and of foreign countries. For requests to copy this content, contact us.
APP 956:
应用笔记 956,AN956, AN 956, APP956, Appnote956, Appnote 956