一種具有內(nèi)置節(jié)電電路的繼電器驅(qū)動的低功耗設(shè)計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
多個繼電器線圈可由單電源供電，該電源必須大到足以同時驅(qū)動所有線圈。另外，這些繼電器被密集的排布在很小的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計時必需考慮線圈的功耗。繼電器線圈所需的吸合電壓遠(yuǎn)高于其保持電壓。認(rèn)識到這一點，就有可能設(shè)計出一種通過減少線圈驅(qū)動電流來節(jié)省能耗的電路。本應(yīng)用筆記討論一種具有內(nèi)置節(jié)電電路的繼電器驅(qū)動器件，用于降低整個系統(tǒng)的功耗。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180464.htmMAX4822/MAX4824繼電器驅(qū)動器具有節(jié)電特性，可在FET先導(dǎo)通一段時間后降低驅(qū)動器電壓。最初時輸出驅(qū)動器為完全飽和導(dǎo)通的FET。經(jīng)過一段可調(diào)延時后，F(xiàn)ET上的壓降調(diào)整為寄存器編程值。該延時可由外部電容設(shè)定(圖1)。
節(jié)電特性能同時降低繼電器線圈功耗和電源功耗。該器件的輸出驅(qū)動器具有ON和OFF兩種狀態(tài)。
ON狀態(tài)具有兩種不同的狀態(tài)，被稱為“啟動狀態(tài)”和“節(jié)電狀態(tài)”。在啟動狀態(tài)時，輸出FET完全飽和導(dǎo)通。經(jīng)過由PSAVE引
腳端電容設(shè)定的時延后，器件進入節(jié)電狀態(tài)，此時FET上的壓降由控制回路調(diào)節(jié)。
為了說明節(jié)電模式下的節(jié)電原理，可以對兩種ON模式下的功耗進行比較。假設(shè)繼電器線圈具有100直流電阻，系統(tǒng)使用5V電源。圖2給出了由理想電感和電阻RCOIL組成的繼電器線圈模型。
在啟動狀態(tài)，MAX4822/MAX4824輸出電阻最大值為5。因此功耗可由下式計算：
ICOIL = 5V/105 = 47.6mA
PCOIL = ICOIL2 * RCOIL = 47.6mA2 * 100 = 0.227W
PDRIVER = ICOIL2 * RDRIVER = 47.6mA2 * 5 = 0.011W
PTOTAL_INIT = 0.238W
節(jié)電狀態(tài)下的功耗分析略有不同。必須首先確定線圈功耗，然后才能確定驅(qū)動器功耗。最后將兩者簡單求和。
在節(jié)電狀態(tài)下，F(xiàn)ET輸出端電壓被調(diào)節(jié)為電源電壓的某一百分值，該電壓由內(nèi)置寄存器設(shè)定。這意味著，圖2所示電壓VDRIVER由內(nèi)部控制回路調(diào)節(jié)。回到前面所舉例子，假設(shè)VDRIVER為50% (盡管MAX4822/MAX4824的允許范圍為10%至70%)，則線圈的功耗為：
VCOIL = 5V- (50% * 5V) = 2.5V
ICOIL_PS = VCOIL/RCOIL = 2.5V/100 = 0.025A
PCOIL = 2.5V * 25mA = 0.0625W
要計算驅(qū)動器的功耗，切記其電流與線圈電流一樣：
IDRIVER_PS = 0.025A
VDRIVER = 50% * 5V = 2.5V
PDRIVER = 0.0625W
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