用复位控制器IC减小继电器线圈电流

品慧电子讯本设计实例显示了如何在一个继电器线圈驱动电路中用一个63￠(Q=1)微处理器复位电压检测器IC来显著减小线圈的保持电流。

如果问一个小型欧姆龙G5V-2双刀双掷继电器的线圈电流大约是多少，大多数人会估计在25mA左右，而实测电流却为100mA。然而一旦继电器动作后，大部分继电器需要的保持电流仅为吸合电流的5%。即使是下面例子中给出的微型欧姆龙G5V-1单刀双掷继电器，在5V工作时的线圈电流也有30mA。

市场上有大量用于减小保持电流的成熟电路。许多设计是基于离散的元器件，利用大容量的电解电容进行时序控制。出人意料的是，本文介绍的方法在其他地方没有被提及过。

使用两根I/O端口线

图1：一个非常简单的方法：用第二个I/O端口线来开关较小的驱动电流

如果可以的话，用两个输出来控制一个继电器将会是最合理的方法：用其中一个I/O端口使继电器吸合，用另一个I/O端口使继电器保持吸合。首先将两个端口都置为高电平，但在约20ms后，将吸合（PULL-IN）信号返回低电平，而将保持（HOLD）信号处于高电平，直到需要释放继电器时为止。

在HOLD晶体管的集电极和继电器线圈之间是一个限流/降压元件，如电阻、稳压二极管或者是二极管串。这些元器件的耗散功率都很小（在10mW至25mW之间）。

使用复位电压检测器

一般情况下只有一根控制线可用。这里是一个理想的吸合脉冲（单稳态）解决方案。

图2：用一个高电平有效的复位芯片来产生吸合电流脉冲，MCP101和ZVN3306F可以很好地与各种继电器一起使用；类似的器件也可以很好地工作（如MAX810）

小型SOT-23微处理器（μP）复位控制器比较理想。低电平有效输出元件在漏极开路时可以直接使用，能够吸入足够的电流，并能承受继电器电压。其他情况下，建议用高电平有效输出芯片来驱动晶体管。

几点注意事项

驱动MOSFET和双极型晶体管的所有电流来自控制线。因此，要尽量保持NPN基极电流足够小，以防止高电平时的电压跌落。如果控制电压达不到电压检测器的阈值电平，复位脉冲不会产生。用一个工作电压可以比阈值电平高很多的复位IC可以很容易满足设计需求。

大多数继电器的数据手册显示吸合时间不超过10ms。很多微处理器复位芯片可产生一个100ms或者更长的脉冲，如果没有最小功耗的限制要求，这样做没有任何问题。

LED状态指示

在用平台概念开发原型时，在一些特殊节点加上LED是很有效的——可以帮助软件开发人员快速发现代码是否激活了电路。这能减少用示波器探测这些点的需求。

图3：如果包含LED状态指示，那就将它们放在限流/降压器件的两侧

LED制造商经常不详细说明他们的LED是否能在1mA或更低电流下正常工作，然而许多LED是可以的。较小尺寸的(如0402封装)LED通常是理想的选择。下面推荐一些1mA系列的LED——但是没有验证过。

表1，小电流LED

这个元件能买到吗？

图4：能实现这种设计的商用IC将很受市场的欢迎

用一个稍加扩展的复位IC就能实现单芯片继电器驱动解决方案，而且我认为它将成为非常成功的商用器件。毕竟，我们还要在很长一段时间内驱动继电器工作。

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