在選擇一種特定的設計方法時需要考慮諸多因素
，而且這些因素相互間並不總是獨立的。在為感性負載設計驅動電路時需要考慮尺寸
、成本
、開關速度
、可靠性、gonghaohesanredeng。zhurujidianqihuodiancixianquandengganxingfuzaiyoubieyujiandandezuxinghuorongxingfuzai
，tamenxuyaoyidingdediannengqujilifuzai，yidanwanchengjili，suoxudediannengjiukeyijiangdi

，erfuzairengbaochijihuozhuangtai。didianliudeewaihaochushikeyizaijiaoduanshijianshifuzaitingzhigongzuo。

 

我在以前發表的博客文章“反電動勢和緩衝器”中zhong，我wo討tao論lun了le開kai關guan型xing感gan性xing負fu載zai的de一yi個ge方fang麵mian
，建jian議yi你ni跟gen隨sui我wo的de思si路lu，繼ji續xu有you關guan緩huan衝chong器qi的de討tao論lun。不bu管guan你ni是shi否fou選xuan擇ze斷duan開kai感gan性xing負fu載zai的de電dian源yuan，反fan電dian動dong勢shi(back-EMF)總是存在的。

 

在zai應ying用yong以yi下xia技ji巧qiao時shi
，並bing不bu是shi所suo有you感gan性xing負fu載zai的de數shu據ju手shou冊ce都dou能neng提ti供gong足zu夠gou的de信xin息xi。事shi實shi上shang，在zai我wo為wei這zhe篇pian博bo客ke搜sou集ji資zi料liao時shi
，幾ji乎hu沒mei發fa現xian哪na個ge數shu據ju手shou冊ce上shang有you這zhe樣yang的de信xin息xi。然ran而er，SchrackRT2係列繼電器提供了很好的例子。正如你看到的，在拉電壓
、繼電器以及保持負載處於激活狀態的要求之間有很大的差異。

 

圖1：高亮顯示的是RTE24024參數。盡管夠詳細了，但數據手冊中沒有地方提及絕對最大線圈電壓。（來源：TE Connectivity）

 

信息的缺失意味著你做的幾乎所有設計都隻能是“試試再說”。一旦你真正確定想要使用的方法和量值
，就得考慮由於生產擴張
、電壓變化和溫度/濕度改變而造成的量值變化。如果可能的話我還是建議選用提供參數的產品。

 

控製感性負載要求調節線圈上的電壓或改變電流。如果你想全部自己做，可以采用下麵這些方法。圖2隻是概念性的顯示，對雙極型結晶體管（BJT）來說在晶體管基礎上必須有一個限流電阻，在A圖中沒有指明轉換觸點的電子控製機製。

 

圖2：直接調整線圈供電電壓的基本方法。

 

如果你能控製電源，就可以使用圖2A所suo示shi的de方fang法fa。仔zai細xi看kan一yi下xia下xia麵mian列lie出chu的de設she計ji實shi例li，會hui發fa現xian這zhe是shi最zui通tong用yong的de方fang法fa。事shi實shi上shang，你ni可ke以yi使shi用yong第di二er組zu觸chu點dian反fan饋kui觸chu點dian閉bi合he來lai觸chu發fa這zhe種zhong轉zhuan換huan。通tong常chang人ren們men使shi用yong整zheng流liu和he平ping滑hua的de電dian源yuan而er不bu用yong穩wen壓ya電dian源yuan。然ran而er，主zhu電dian壓ya和he放fang大da器qi製zhi造zao方fang麵mian的de變bian化hua意yi味wei著zhe你ni必bi須xu允yun許xu寬kuan的de容rong差cha才cai能neng適shi用yong於yu小xiao批pi量liang生sheng產chan
，但dan我wo更geng願yuan意yi選xuan用yong大da批pi量liang生sheng產chan和he很hen大da的de餘yu量liang。如ru果guo使shi用yong多duo個ge獨du立li線xian圈quan也ye很hen不bu方fang便bian。

 

圖2B展示的是一種很常見的技術。當線圈通過晶體管Q2得到激勵時，電容C2相當於短路，整個電壓施加於負載之上。C2根據電路的時間常數（C2的值和線圈的電阻）進行充電，線圈上的電壓逐漸降低。這個電壓將穩定在由線圈內阻和R2zuchengdedianzufenyaqiquedingdedianyazhi。zhezhongfangfasuiranjiandan，danyouyixiequedian。yibanlaishuo
，dianrongdouyouyigehendadezhi，yinweiyuanjianderongchahewendutexingyinsu，shijixiajiangwendingshijianhuiyoubijiaodadechayi。lingwai
，zaiwendingzhuangtaixiaR2也會有功耗，那個電阻可能要很大
，可能會發熱。

 

如果微處理器還有額外的輸出
，那麼作為圖2B改進版的圖2C可以節省浪費的空間和時序不確定的電容，代價是再用一個晶體管（Q3A）。為了激勵負載，需要使Q3A和Q3B導通。一旦完成激勵（根據時間或閉合觸點的確認），Q3B就可以停止工作了。

 

要解決從數字域轉變到模擬域的任何問題，推薦解決方案是PWM。通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)開(kai)關(guan)波(bo)形(xing)導(dao)通(tong)的(de)比(bi)例(li)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)調(tiao)節(jie)平(ping)均(jun)電(dian)壓(ya)以(yi)及(ji)平(ping)均(jun)功(gong)率(lv)。沒(mei)有(you)額(e)外(wai)的(de)電(dian)阻(zu)要(yao)散(san)熱(re)，也(ye)沒(mei)有(you)額(e)外(wai)的(de)電(dian)容(rong)會(hui)浪(lang)費(fei)空(kong)間(jian)或(huo)搞(gao)亂(luan)時(shi)序(xu)。

 

圖3：用於連接PWM驅動的簡單電路連線示意圖。

 

我們可以創建一個獨立的PWM信號，然後用起始信號加以選通，這樣需要兩個引腳來控製負載，但如果認為現代微控製器不能用一個引腳實現從0到100%的PWM就太天真了。若是感性器件製造商能夠提供有關實現可靠操作的細節就再好不過了。我不能確定這是否普遍
，不過ASCO等製造商就專門為了這個目的而生產器件，如圖4所示。總算得到可以保證的性能！

 

圖4：摘自ASCO HV427246氣體關閉閥數據手冊。（來源：ASCO）

 

至(zhi)此(ci)我(wo)隻(zhi)討(tao)論(lun)了(le)電(dian)壓(ya)的(de)控(kong)製(zhi)
，你(ni)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)達(da)到(dao)同(tong)樣(yang)的(de)目(mu)的(de)。要(yao)實(shi)現(xian)用(yong)分(fen)立(li)元(yuan)件(jian)做(zuo)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)器(qi)太(tai)費(fei)勁(jin)了(le)，但(dan)是(shi)有(you)一(yi)個(ge)很(hen)簡(jian)單(dan)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)。有(you)一(yi)些(xie)IC能夠做到這點！

 

最直接的是英飛淩公司的恒流雙通道繼電器驅動器TLE7241，英飛淩也有六通道的器件TLE6288R
，以及另外一個器件——用於線性電磁線圈的TLE82453。

 

TI公司則有DRV120。美信公司提供8通道的驅動器MAX4822-4825。我還剛剛發現了一家以前從未聽過的IC製造商iC Haus
，該公司生產3種節能型繼電器/電磁線圈驅動器。

 

有關這次討論的最後提示：你選擇的繼電器/電磁線圈也會對功耗有很大的影響。如果選擇自鎖繼電器，那麼在穩定狀態功耗會降至零。製造商設計的“敏感性”元件隻需較小的電流就能激活。

 

nihaixuyaozaixikaolvqijiandedengji。youxieqijianguidingyongyulinshixingcaozuo，yincibushihexiangyaojiangdigonghaodechangqigongzuohuanjing。dangzhizaoshangbutigongshujushi，fanfushiyanhouzaijiangjieguoyingyongdaoshengchanshihenyoubiyaode。zuihoutixingyidian，caiyongzhezhongjienengfangfayouyigebutaimingxiandefuzuoyong，zaigaozhendong/衝擊環境下電能可能不足以使繼電器/電磁線圈保持激活狀態。

 

 

在寫這篇博客時
，我在一個已經啟動的項目中使用了圖4所示的器件。在2個月內我又啟動了另一個項目，使用了類似於圖5中數據的電磁線圈。不僅數據手冊中缺少關鍵參數（比如絕對最大電壓），Guardian公司還完全不提供技術支持。我的客戶說這是一個1A的電磁線圈，最大激活時間是4s
，否則它會過熱。

 

這次沒有任何有關怎樣PWM驅動器的信息。

 

圖5：Guardian Electric公司提供的電磁線圈標記為LT8X16-29.7-24VDC。這是我在Guardian網站上發現的最近似產品。（來源：Guardian Electric公司）

 

我審閱了一下上麵的內容。我想要PWM方法，而我的描述有點老套——你會如何真正去確定起始脈衝
，並保持PWM和頻率。我建議你使用能方便調整參數的配置——我使用的是賽普拉斯公司的PSoC5LP開發套件，它有一個電位計
、一組開關和LED

，以及一大堆I/O。

 

幸運的是，這種電磁線圈和連接裝置是完全可見的，因此我可以看到真實發生的事情。

 

我的設計會提供一個脈衝來激活電磁線圈。我寫了一個小程序來讀取電位計的設置，並將它轉換為導通時間。從大概1s的位置開始
，然後退回來看電磁線圈停止拉入的地方。令人驚訝的是時間很短
，不到100ms。我將脈衝寬度設為150ms。然後將微處理器的啟動脈衝配置為150ms，並轉換為PWM。我為PWM信號選擇了一個2kHz的頻率
，然後根據電位計的位置重寫程序來調整PWM設置。接著嚐試激活電磁線圈，並在每次嚐試時退回到PWM
，看看它何時退出。試驗表明
，激勵晶體管的速度是限製因素，它在PWM小於10%時無法跟上
，因此有效極限是10% PWM（見圖6）。

 

圖6：上方是微處理器產生的PWM，下方是驅動晶體管的輸出。PWM約為8%，可以看到由於驅動器響應的原因，有效輸出曲線是如何變得更多的。

 

在2kHz時可以聽得到嘯叫。將頻率提高到4kHz，驅動器又不能順暢工作，因此隻好回退到2kHz。我認為在實際應用中這不會有問題
，不過還是讓時間來證明吧。

 

總之
，我得到了一個150ms的啟動脈衝

、一個2kHz的PWM信號和10%的PWM。電流從大約800mA降低到76mA。還不錯！

 

本文轉載自電子技術設計。