汽車應用中的繼電器驅動器
加入技術交流群
盡管電子產業的發展日新月異，但是機械繼電器依然廣泛的用于工業和汽車應用中，用來控制大電流負載。其低成本和優異的抗故障能力使繼電器成為工業和汽車應用環境中一種有用和可靠的解決方案。安森美半導體提供的集成式繼電器驅動器NUD3105、NUD3112、NUD3124、NUD3160被認為是對工業和汽車應用中的控制機械繼電器的理想器件解決方案。其集成設計可以明顯的簡化設計并且降低成本，替代傳統的分立解決方案，如雙極型晶體管加續流二極管。
2 工業和汽車應用的要求
工業應用和汽車應用的器件要求不同，必須用不同的方法解決。汽車應用的要求是最難滿足的，而工業要求一般允許較多的自由。繼電器線圈電流根據應用的不同差別很大。最大等級的工業和汽車繼電器線圈的消耗電流在50～150mA之間。
選擇合適的繼電器驅動器需要考慮很多限制。對于汽車應用，需要特別考慮以下要求：
●負荷突降(80V，300msec)
●雙電壓加壓啟動(>24V)
●電池接反(-14V，1分鐘或以上)
●抗靜電放電(ESD)(根據AEC-Q100規范)
●工作環境溫度(-40℃～85℃)
為滿足這些要求通常導致繼電器驅動器體積過大、成本過高，或者需要許多保護元件。
另一方面，工業應用的要求有許多和標準的要求一樣，如抗ESD(通常為2kVHBM)，以及給定的工作環境溫度范圍(通常在0℃～85℃之間)。但是，一些應用也需要有防止瞬態電壓的保護元件，這就需要增加額外的保護元件。
3 標準的分立式繼電器驅動器
對于工業和汽車應用，傳統和最常見的繼電器驅動器是用一個雙極型晶體管、兩個偏置電阻和一個續流二極管的分立設計。在某些情況下，需要增加額外的元件，如MOV(金屬氧化物變阻器)和額外的二極管來確保適當的保護。圖1顯示了一個典型的有額外保護元件的分立繼電器驅動器。二級管D1提供了反向電源保護，而二極管D2抑制了繼電器線圈斷開時(V=Ldi/dt)產生的電壓尖峰。功率MOV器件用于將正向瞬態電壓限制在雙極型晶體管的擊穿電壓以內。雙極型晶體管的飽和電壓(典型為1V以上)引起高功率耗散，在某些情況下不能使用廉價的貼片封裝器件，如SOT-23或更小的，因此需要更大的封裝，如TO220。由于需要幾個元件而使所設計的分立電路價格昂貴，且要占用較大的電路板空間。
安森美半導體的繼電器驅動器產品分為兩個主要的類別：工業版本(器件NUD3105，NUD3112)和汽車版本(器件NUD3124，NUD3160)。
4.1 工業版本
●N-溝道FET40V，500mA
●ESD保護齊納二極管(7V)
●偏置電阻(門極為1KΩ，門極和源極之間為300KΩ)
●箝位保護齊納二極管(5V繼電器線圈為7V，12V線圈為14V)
40VN-溝道FET用于轉換繼電器線圈中高達500mA的電流。箝位保護齊納二極管(14V)提供箝位功能，以抑制在線圈斷開時(V=Ldi/dt)產生的電壓尖峰。ESD保護齊納二極管保護門-源硅結，防止其在器件傳遞或組裝過程中可能由人體感應引起的ESD造成損壞。偏置電阻為FET提供驅動控制信號。圖3描述了NUD3105/NUD3112器件的典型連接圖。
繼電器相關文章:繼電器工作原理
時間繼電器相關文章:時間繼電器
評論