分析一个继电器驱动电路
24c01硬件电子 2024-05-22
这是群里讨论的问题,与以往的NMOS/NPN型三极管作为低端控制继电器不同的是,群里讨论的电路是一个PMOS高端控制继电器的电路。群友问这个电路设计的有没有问题,电路图如下:
电路实现功能:

EN为低电平时,三极管Q1截止,从而Vgs≈0V,PMOS管Q2截止,继电器不通电弹开。

EN为高电平时,三极管Q1导通饱和,Vce≈0.2V,从而Vg≈(24-0.2)*20/35 = 10.4V,那么Vgs ≈ 10.4-24 ≈-13.6V,达到PMOS管Q2的导通电压(万代AO3401的最大导通值为-1.3V),从而Q2导通继电器通电吸合。电流路径如下图所示:

继电器从通电状态到断电状态,会有续流二极管D1为继电器作续流。防止继电器产生的反向电压击穿Q2与Q1。续流路径如下图所示:

从继电器的规格书如下,可以看到电路符合继电器的设计要求:

那么这个电路有没有设计不合理的地方?没错,就是一个比较容易忽略的参数,那就是MOS管的Vgs,打开MOS管AO3401的数据手册(以万代的手册为例),可以看到AO3401的VGS的最大电压为±12V。那么由刚刚的分析可知,Vgs稳态电压大概在-13.6V左右,而这个电压值大于了AO3401的Vgs最大值,这是很危险的:

所以最终的讨论结果为:将R1与R2的阻值互换,并且可以再适当减小R1的阻值,降低Vgs(这款继电器电流不是很大),以防电源有一些过压波动的情况会导致Vgs大于绝对最大值导致MOS管击穿损坏。

总结:设计电路时要格外注意Vgs是否存在过压,以防电路出现异常,过压情况MOS很容易击穿。

那么你知道高端控制继电器和低端控制继电器各有什么优缺点吗?这个电路是否还存在设计不合理之处呢?欢迎评论区讨论。


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