節(jié)電模式降低繼電器驅(qū)動(dòng)功耗
發(fā)布時(shí)間:2017-04-07 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】本應(yīng)用筆記討論具有內(nèi)置節(jié)電電路、能降低總功耗的繼電器驅(qū)動(dòng)器MAX4822/MAX4824。在典型應(yīng)用中,總節(jié)電范圍能達(dá)5.5%至68.5%,具體數(shù)值取決于所使用的繼電器類型。節(jié)電模式還有助于減小繼電器驅(qū)動(dòng)電源的尺寸,降低其成本。綜合這些因素,可以使整個(gè)系統(tǒng)更小型化、更廉價(jià)。
概述
某些設(shè)備如電信或者自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)常使用多排繼電器來幾乎無損的切換各種信號。在這些產(chǎn)品中,多個(gè)繼電器線圈可由單電源供電,該電源必須大到足以同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(jì)時(shí)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(diǎn),就有可能設(shè)計(jì)出一種通過減少線圈驅(qū)動(dòng)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(dòng)器件,用于降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。
節(jié)電設(shè)計(jì)方法
MAX4822/MAX4824繼電器驅(qū)動(dòng)器具有節(jié)電特性,可在FET先導(dǎo)通一段時(shí)間后降低驅(qū)動(dòng)器電壓。最初時(shí)輸出驅(qū)動(dòng)器為完全飽和導(dǎo)通的FET。經(jīng)過一段可調(diào)延時(shí)后,F(xiàn)ET上的壓降調(diào)整為寄存器編程值。該延時(shí)可由外部電容設(shè)定(圖1)。
圖1. MAX4822功能框圖
節(jié)電特性能同時(shí)降低繼電器線圈功耗和電源功耗。該器件的輸出驅(qū)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)”和“節(jié)電狀態(tài)”。在啟動(dòng)狀態(tài)時(shí),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(shí)延后,器件進(jìn)入節(jié)電狀態(tài),此時(shí)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(jìn)行比較。假設(shè)繼電器線圈具有100Ω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。
圖2. FET驅(qū)動(dòng)繼電器線圈的模型。線圈模型由理想電感和電阻RCOIL串聯(lián)組成。
在啟動(dòng)狀態(tài),MAX4822/MAX4824輸出電阻最大值為5Ω。因此功耗可由下式計(jì)算:
ICOIL = 5V/105Ω = 47.6mA
PCOIL = ICOIL² × RCOIL = 47.6mA² × 100Ω = 0.227W
PDRIVER = ICOIL² × RDRIVER = 47.6mA² × 5Ω = 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(dòng)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/100Ω = 0.025A
PCOIL = 2.5V × 25mA = 0.0625W
要計(jì)算驅(qū)動(dòng)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
PTOTAL_PS = 0.125W
節(jié)電率 = 1 - PTOTAL_PS/PTOTAL_INIT
因此,在這本例中,和啟動(dòng)狀態(tài)相比節(jié)電模式減少了約47.5%的功耗。
以下是計(jì)算節(jié)電能力的另一個(gè)公式。注意:一旦電流已知,即獲得了計(jì)算節(jié)電能力所需的信息。
PTOTAL_PS = VCC × ICOIL_PS
PTOTAL_INIT = VCC × IDRIVER_INIT
節(jié)電率 = 1 - ICOIL_PS/IDRIVER_INIT
該等式解釋了節(jié)電模式為何能節(jié)電:電源電壓保持不變,但從電源吸取的電流減小了。
可以很容易的創(chuàng)建一個(gè)表格來說明MAX4822/MAX4824各設(shè)定值可能的節(jié)電效果。在該表格中,VCC = 5V,RDRIVER = 5Ω,RCOIL = 100Ω,與前文的例子相同。
可以注意到,節(jié)電能力隨著驅(qū)動(dòng)器設(shè)定值增加而升高。然而,請務(wù)必注意對于最高設(shè)定值,線圈上的壓降僅有1.5V,可能不足以使繼電器保持在ON位置。
結(jié)論
MAX4822/MAX4824繼電器驅(qū)動(dòng)器的節(jié)電特性可有效降低單穩(wěn)態(tài)繼電器ON狀態(tài)的功耗。在本文的實(shí)例中,總耗電量減小了47.5%。測試表明節(jié)電量范圍可達(dá)5.5%到68.5%,具體數(shù)值取決于所使用的繼電器類型。該節(jié)電特性還有助于降低繼電器驅(qū)動(dòng)電源的尺寸和成本,是一種實(shí)現(xiàn)小型化、廉價(jià)系統(tǒng)的方法。
推薦閱讀:
特別推薦
- 利用自動(dòng)化技術(shù)賦能中國基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化
- 三極管電路輸入電壓阻抗
- 晶振怎么用,你真的知道嗎?
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
- 思特威推出超星光級系列4MP圖像傳感器SC485SL
- HOLTEK新推出HT32F59045脈搏血氧儀MCU
技術(shù)文章更多>>
- 貿(mào)澤推出針對基礎(chǔ)設(shè)施和智慧城市的工程技術(shù)資源中心
- “扒開”超級電容的“外衣”,看看超級電容“超級”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會者蒞臨SPS 2024?展會參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測量儀
頻率器件
頻譜測試儀
平板電腦