三大技巧帮助你提高继电器线圈电压,提升电路稳定性
衡丽科技 2024-06-20

在工控领域继电器是十分常用的一种电子元器件。在很多继电器的应用中,有时在继电器吸合后需要降低继电器线圈两端的电压。本文分享一些常用的方法。

1、应用1----降低连续工作时线圈功耗

以图1所示继电器线圈规格为例。由图1可知继电器线圈存在电阻,在吸合后线圈会有一定的功耗。在某些特殊应用中如果使用的继电器数量较多,装置的整机功耗将会非常大。为此需要使用一种可以在使用时降低线圈电压(保持电压)的继电器。继电器工作时,施加线圈100%额定电压100ms(视继电器动作时间定)以上确保继电器吸合,通过降低线圈保持电压的方法来降低功耗如图2所示。

图1 继电器线圈直流特性

图2

2、应用2----降低连续工作时线圈温升

继电器的动作时间是具有离散性的,并且随线圈两端电压不同而不同,如图3所示:在100%额定电压下动作时间为5--6ms左右。有一些特殊应用比如要求继电器动作时间要控制在5ms以内,我们此时还不想选择成本更高动作时间更快的继电器,那么我们就需要增加继电器线圈两端的电压。

图3 动作恢复时间

但继电器线圈两端的电压并不是可以随便增加的,如图1所示:该型继电器在常温20℃时最大可以施加130%的额定电压。原因是继电器线圈通电发热会引起线圈温升,如图4所示。继电器线圈的温度超过使用温度(该型继电器线圈使用温度为-40℃--+70℃)后会损坏线圈间的绝缘材料。如图4,例如当工作环境温度为50℃,施加130%额定电压时,此时线圈温度为50℃+30℃=80℃,已经超出了线圈的使用温度。

图4 继电器温升

为此:我们需要在启动继电器时增加线圈两端电压以加快动作时间,在可靠吸合后降低线圈电压以保证线圈温升要求。

3、降低继电器线圈正常工作电压的方法

(1)PWM开关控制模式

继电器线圈施加130%或100%额定电压,使用MOS-FET作为继电器线圈与电源之间的开关,在启动继电器时以100%占空比导通MOS-FET,确保继电器可靠吸合。继电器达到稳定后(大于吸合时间),通过固定的占空比(例如50%或70%)控制MOS-FET导通-关断,以降低继电器线圈两端的等效电压。

图6 PWM开关控制模式

(2)RC电路驱动模式
继电器施加130%或100%额定电压,在继电器吸合时:通过电容C为继电器线圈提供一个较大的短时的启动电流,当电容电荷下降后(此时继电器已经吸合),通过电阻R给继电器线圈持续提供保持电流。由于电阻R和继电器线圈电阻为串联关系,R起到分压作用,使继电器线圈两端电压降低。

图4 RC电路驱动模式

(3)开关电路驱动模式

继电器施加130%或100%额定电压,继电器启动时:先使开关SW2导通,在线圈两端施加满值电压;确保继电器可靠吸合后(大于吸合时间),SW1先导通,SW2再断开,此时利用电阻R分压来降低线圈两端电压。

图5 SWITCH电路驱动模式



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