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自振荡接触器驱动器最小化保持功率的技术处置方案

来源:analog 发布时间:2023-07-28

摘要: 接触器电路充当自振荡降压转换器,通过周期性断开电源来节省电力。

摘要

该接触器电路自振荡,使接通时的功耗降至最低。比较器根据需要切换,使线圈电流在迟滞极限之间上下倾斜。当你增加电源电压时,电路开始自振荡。

对于大于约25A的开关电流,使用称为接触器的螺线管操作开关来代替继电器。接触器的一个常见应用是断开备用逆变器或其他高功率电池操作系统的电池。

图1电路作为自振荡降压转换器,通过周期性断开电源来节省功率。高速、轨对轨比较器(IC1)充当控制元件。接触器有一个12V线圈,从10V到28V的电源运行,(例如)允许使用从一个或两个铅酸汽车电池获得的12V或24V。所示电路与Allbright 2180-40B接触器兼容,其14欧姆绕组的标称功率为860mA,功耗为10W。如后面所述,R1可以改变以适应其他线圈额定值。


图1所示、该接触器电路自振荡,使接通时的功耗降至最低

当比较器输出高时,Q1和Q2导通,接触器线圈电流上升。(Q1的共基配置提供了一个约9.5mA的恒流接收器,通过在R5上产生大约5.1V的电流来接通Q2。)电流检测电阻R1中的电压上升,直到达到R3和R2设定的50mV电平,导致比较器输出的高到低转换(5V到0V)。当跳闸发生时,线圈电流峰值为50mV/68毫欧 = 735mA。

上升线圈电流的速率为得尔塔i = V(S)得尔塔t/L,其中V(S)为电源电压,L为线圈电感。当R1电压达到50mV时,Q1和Q2关断,线圈电流下降。Q1/Q2配置中的低值电阻使Q2能够快速关断,比较器的滞后(约1.5mV)使Q1/Q2保持关断,直到R1电压略低于50mV。关断时间由R5和Q2的栅源电容形成的约5ms时间常数支配。D1和R1在关断间隔内为线圈提供路径,当它以得尔塔i = V(D)得尔塔t/L的速率下降时。V(D)由D1的正向电压定义。

比较器根据需要切换,使线圈电流在迟滞极限之间上下斜坡,线圈的分数纹波电流定义为迟滞/(跳闸电压)= 1.5mV/50mV = 0.03。当电源电压过低而无法达到电流限制(在这种情况下为10.3V)时,Q2保持导通,因此确保操作直至接触器的最小拉入电压。当您从10.3V增加电源电压时,电路开始自振荡。振荡频率随着占空比的减小而增加:断开时间固定为5µs,并且断开时间必须减小,因为较高的电源电压会使线圈电流更陡地倾斜。如图所示,28V电源的最大频率约为9.5kHz。

电路很容易修改,以适应更高的电源电压和不同的接触器。例如,所示的组件通过为D1和Q2指定的30V限制来确定28V的最大值。R1可针对不同额定电流和电压的接触器线圈进行调节。如果还调整R4和R2/R3分压器,则5V电源可以降低到2.7V。IC1采用6针SOT23封装,使电路足够小,可以安装在连接到接触器端子的小板上。IC1的关断引脚输出开路,R6确保Q1在这种情况下保持关断。

1998年9月版的《CIE》杂志也刊登了类似的文章。



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