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汽車應用中的繼電器驅動器

作者：時間：2013-02-17 來源：網絡

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當正向邏輯電壓施加到器件的門極時(5V/3.3V)，FET導通，啟動繼電器。當FET截止時，繼電器線圈停止，使它反激并產生一個高電壓尖峰，這個電壓尖峰被接在FET上的箝位齊納二極管所抑制。這個工作序列在繼電器驅動器的所有開和關的操作中重復。圖4顯示了NUD3112繼電器驅動器控制OMRON繼電器(G8TB-1A-64)時產生的電壓和電流波形。此繼電器線圈有以下特性：L=46mH，Rdc=100Ω。繼電器從12V電源電壓所吸收的電流是120mA。集成FET典型的導通電阻是1Ω，因此在25℃的環境溫度時，FET上產生的功耗大約為15mW(P=I2R)。其結果是導通壓降只有125mV，電流為120mA。

基于繼電器線圈參數，繼電器線圈傳輸到驅動器的能量可以用公式E=1/2LI2進行理論計算，結果是0.331mJ。NUD3105和NUD3112器件的雪崩能量容量是50mJ，所以OMRON繼電器傳輸的0.331mJ只代表其0.65%的能量容量。相同的理論原理(E=1/2LI2)可以用于確定NUD3105和NUD3112器件可以驅動的繼電器線圈的類型。為此只需要知道繼電器線圈的電感和電流特性，來計算傳輸的能量。計算出的能量不能超過器件的額定值50mJ。

4.2 汽車版本

圖5說明了繼電器驅動器版本(器件NUD3124，NUD3160)。這些元件把幾個分立器件集成到單個SOT-23三引腳貼片封裝中，以獲得比傳統的分立繼電器驅動器更簡單和更可靠的解決方案。集成進NUD3124的元件特性如下(NUD3160的設計相同，但是用于更高的電壓)：

●N-溝道FET40V，200mA
●ESD保護齊納二極管(14V)
●偏置電阻(門極為10KΩ，門極和源極之間為100KΩ)
●箝位保護齊納二極管(28V)作為有源箝位器。

40VN-溝道FET用于轉換繼電器線圈中高達200mA的電流。箝位保護齊納二極管(28V)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。此功能可以在任何時候當齊納二級管上的電壓達到其擊穿電壓電平(28V)時，通過箝位齊納二極管部分啟動FET來獲得。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6繪出了NUD3124器件的典型連接框圖。

當正向邏輯電壓施加到器件的門極時(5V/3.3V)，FET導通，啟動繼電器。當FET截止時，繼電器線圈停止，使它反激并產生一個高電壓尖峰，此電壓尖峰引起箝位齊納二極管(28V)擊穿，導致FET部分啟動而使該能量釋放到地。這個工作序列在繼電器驅動器的所有通和斷的操作中重復。圖7顯示了NUD3124繼電器驅動器控制OMRON繼電器(G8TB-1A-64)時產生的電壓和電流波形。此繼電器線圈有以下特性：L=46mH，Rdc=100Ω。繼電器從12V電源電壓所吸收的電流是120mA。集成FET典型的導通電阻是1Ω，因此在25℃的環境溫度時，FET上產生的功耗大約為15mW(P=I2R)。結果是電流為120mA時的導通壓降只有125mV。

與NUD3105和NUD3112器件(工業版本)不同，NUD3124器件(汽車版本)的獨特設計提供了有源箝位特性，通過在任何瞬間電壓情況超過箝位齊納二極管擊穿電壓(28V)的時候觸發FET，允許更高的反向雪崩能量容量。NUD3124器件的能量容量一般為350mJ。圖8顯示了施加到器件上的浪涌測試示波器圖，由它可以測出最大的反向雪崩能量容量。

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