节电模式降低继电器驱动功耗
摘要：本应用笔记讨论具有内置节电电路、能降低总功耗的继电器驱动器max4822/max4824。在典型应用中，总节电范围能达5.5%至68.5%，具体数值取决于所使用的继电器类型。节电模式还有助于减小继电器驱动电源的尺寸，降低其成本。综合这些因素，可以使整个系统更小型化、更廉价。
概述某些设备如电信或者自动测试设备(ate)常使用多排继电器来几乎无损的切换各种信号。在这些产品中，多个继电器线圈可由单电源供电，该电源必须大到足以同时驱动所有线圈。另外，这些继电器被密集的排布在很小的区域内，设计时必需考虑线圈的功耗。继电器线圈所需的吸合电压远高于其保持电压。认识到这一点，就有可能设计出一种通过减少线圈驱动电流来节省能耗的电路。本应用笔记讨论一种具有内置节电电路的继电器驱动器件，用于降低整个系统的功耗。
节电设计方法max4822/max4824继电器驱动器具有节电特性，可在fet先导通一段时间后降低驱动器电压。最初时输出驱动器为完全饱和导通的fet。经过一段可调延时后，fet上的压降调整为寄存器编程值。该延时可由外部电容设定(图1)。
图1. max4822功能框图
节电特性能同时降低继电器线圈功耗和电源功耗。该器件的输出驱动器具有on和off两种状态。
on状态具有两种不同的状态，被称为“启动状态”和“节电状态”。在启动状态时，输出fet完全饱和导通。经过由psave引脚端电容设定的时延后，器件进入节电状态，此时fet上的压降由控制回路调节。
为了说明节电模式下的节电原理，可以对两种on模式下的功耗进行比较。假设继电器线圈具有100ω直流电阻，系统使用5v电源。图2给出了由理想电感和电阻rcoil组成的继电器线圈模型。
图2. fet驱动继电器线圈的模型。线圈模型由理想电感和电阻rcoil串联组成。
在启动状态，max4822/max4824输出电阻最大值为5ω。因此功耗可由下式计算：
icoil = 5v/105ω = 47.6ma
pcoil = icoil² × rcoil = 47.6ma² × 100ω = 0.227w
pdriver = icoil² × rdriver = 47.6ma² × 5ω = 0.011w
ptotal_init = 0.238w
节电状态下的功耗分析略有不同。必须首先确定线圈功耗，然后才能确定驱动器功耗。最后将两者简单求和。
在节电状态下，fet输出端电压被调节为电源电压的某一百分值，该电压由内置寄存器设定。这意味着，图2所示电压vdriver由内部控制回路调节。回到前面所举例子，假设vdriver为50% (尽管max4822/max4824的允许范围为10%至70%)，则线圈的功耗为：
vcoil = 5v- (50% × 5v) = 2.5v
icoil_ps = vcoil/rcoil = 2.5v/100ω = 0.025a
pcoil = 2.5v × 25ma = 0.0625w
要计算驱动器的功耗，切记其电流与线圈电流一样：
idriver_ps = 0.025a
vdriver = 50% × 5v = 2.5v
pdriver = 0.0625w
ptotal_ps = 0.125w
节电率 = 1 - ptotal_ps/ptotal_init
因此，在这本例中，和启动状态相比节电模式减少了约47.5%的功耗。
以下是计算节电能力的另一个公式。注意：一旦电流已知，即获得了计算节电能力所需的信息。
ptotal_ps = vcc × icoil_ps
ptotal_init = vcc × idriver_init
节电率 = 1 - icoil_ps/idriver_init
该等式解释了节电模式为何能节电：电源电压保持不变，但从电源吸取的电流减小了。
可以很容易的创建一个表格来说明max4822/max4824各设定值可能的节电效果。在该表格中，vcc = 5v，rdriver = 5ω，rcoil = 100ω，与前文的例子相同。
driver setting (n) vdriver vcoil savings (%)
10% 0.50 4.50 5.5
20% 1.00 4.00 16.0
30% 1.50 3.50 26.5
40% 2.00 3.00 37.0
50% 2.50 2.50 47.5
60% 3.00 2.00 58.0
70% 3.50 1.50 68.5
可以注意到，节电能力随着驱动器设定值增加而升高。然而，请务必注意对于最高设定值，线圈上的压降仅有1.5v，可能不足以使继电器保持在on位置。
结论max4822/max4824继电器驱动器的节电特性可有效降低单稳态继电器on状态的功耗。在本文的实例中，总耗电量减小了47.5%。测试表明节电量范围可达5.5%到68.5%，具体数值取决于所使用的继电器类型。该节电特性还有助于降低继电器驱动电源的尺寸和成本，是一种实现小型化、廉价系统的方法。
超高频射频识别系统中的串读是什么回事
罗技发布一款全新Ergo K860人体工学键盘 售价129.99美元
5G的到来给直播行业带来了什么影响
opencv角点检测原理详解
以“5G连接新时代”为主题的第六届中国移动全球合作伙伴大会在广州举行
节电模式降低继电器驱动功耗
英创信息技术工控主板USB驱动安装说明
海信“舒适家”柔风养生空调预售 新品上新优惠力度满满
磷酸铁锂电池工作原理
点胶机保养方法
从应用角度对NB-IoT进行分析研究，归纳出了NB-IoT应用架构
霍尔元件在门磁开关中的应用
详解：汽车电子技术之汽车仪表盘MCU
devart:Skyvia数据集成（下）
中国传感器技术专利统计分析
首个采用NVIDIA M2050 GPU的实例 开启GPU云计算下个十年
can接口和485接口区别
每小时打包700箱 亚马逊机器人可以替换上千名员工
目标检测领域的一些共性问题总结
基于RFID射频卡的超市购物结算系统项目开发
概述某些设备如电信或者自动测试设备(ate)常使用多排继电器来几乎无损的切换各种信号。在这些产品中，多个继电器线圈可由单电源供电，该电源必须大到足以同时驱动所有线圈。另外，这些继电器被密集的排布在很小的区域内，设计时必需考虑线圈的功耗。继电器线圈所需的吸合电压远高于其保持电压。认识到这一点，就有可能设计出一种通过减少线圈驱动电流来节省能耗的电路。本应用笔记讨论一种具有内置节电电路的继电器驱动器件，用于降低整个系统的功耗。
节电设计方法max4822/max4824继电器驱动器具有节电特性，可在fet先导通一段时间后降低驱动器电压。最初时输出驱动器为完全饱和导通的fet。经过一段可调延时后，fet上的压降调整为寄存器编程值。该延时可由外部电容设定(图1)。
图1. max4822功能框图
节电特性能同时降低继电器线圈功耗和电源功耗。该器件的输出驱动器具有on和off两种状态。
on状态具有两种不同的状态，被称为“启动状态”和“节电状态”。在启动状态时，输出fet完全饱和导通。经过由psave引脚端电容设定的时延后，器件进入节电状态，此时fet上的压降由控制回路调节。
为了说明节电模式下的节电原理，可以对两种on模式下的功耗进行比较。假设继电器线圈具有100ω直流电阻，系统使用5v电源。图2给出了由理想电感和电阻rcoil组成的继电器线圈模型。
图2. fet驱动继电器线圈的模型。线圈模型由理想电感和电阻rcoil串联组成。
在启动状态，max4822/max4824输出电阻最大值为5ω。因此功耗可由下式计算：
icoil = 5v/105ω = 47.6ma
pcoil = icoil² × rcoil = 47.6ma² × 100ω = 0.227w
pdriver = icoil² × rdriver = 47.6ma² × 5ω = 0.011w
ptotal_init = 0.238w
节电状态下的功耗分析略有不同。必须首先确定线圈功耗，然后才能确定驱动器功耗。最后将两者简单求和。
在节电状态下，fet输出端电压被调节为电源电压的某一百分值，该电压由内置寄存器设定。这意味着，图2所示电压vdriver由内部控制回路调节。回到前面所举例子，假设vdriver为50% (尽管max4822/max4824的允许范围为10%至70%)，则线圈的功耗为：
vcoil = 5v- (50% × 5v) = 2.5v
icoil_ps = vcoil/rcoil = 2.5v/100ω = 0.025a
pcoil = 2.5v × 25ma = 0.0625w
要计算驱动器的功耗，切记其电流与线圈电流一样：
idriver_ps = 0.025a
vdriver = 50% × 5v = 2.5v
pdriver = 0.0625w
ptotal_ps = 0.125w
节电率 = 1 - ptotal_ps/ptotal_init
因此，在这本例中，和启动状态相比节电模式减少了约47.5%的功耗。
以下是计算节电能力的另一个公式。注意：一旦电流已知，即获得了计算节电能力所需的信息。
ptotal_ps = vcc × icoil_ps
ptotal_init = vcc × idriver_init
节电率 = 1 - icoil_ps/idriver_init
该等式解释了节电模式为何能节电：电源电压保持不变，但从电源吸取的电流减小了。
可以很容易的创建一个表格来说明max4822/max4824各设定值可能的节电效果。在该表格中，vcc = 5v，rdriver = 5ω，rcoil = 100ω，与前文的例子相同。
driver setting (n) vdriver vcoil savings (%)
10% 0.50 4.50 5.5
20% 1.00 4.00 16.0
30% 1.50 3.50 26.5
40% 2.00 3.00 37.0
50% 2.50 2.50 47.5
60% 3.00 2.00 58.0
70% 3.50 1.50 68.5
可以注意到，节电能力随着驱动器设定值增加而升高。然而，请务必注意对于最高设定值，线圈上的压降仅有1.5v，可能不足以使继电器保持在on位置。
结论max4822/max4824继电器驱动器的节电特性可有效降低单稳态继电器on状态的功耗。在本文的实例中，总耗电量减小了47.5%。测试表明节电量范围可达5.5%到68.5%，具体数值取决于所使用的继电器类型。该节电特性还有助于降低继电器驱动电源的尺寸和成本，是一种实现小型化、廉价系统的方法。
超高频射频识别系统中的串读是什么回事
罗技发布一款全新Ergo K860人体工学键盘 售价129.99美元
5G的到来给直播行业带来了什么影响
opencv角点检测原理详解
以“5G连接新时代”为主题的第六届中国移动全球合作伙伴大会在广州举行
节电模式降低继电器驱动功耗
英创信息技术工控主板USB驱动安装说明
海信“舒适家”柔风养生空调预售 新品上新优惠力度满满
磷酸铁锂电池工作原理
点胶机保养方法
从应用角度对NB-IoT进行分析研究，归纳出了NB-IoT应用架构
霍尔元件在门磁开关中的应用
详解：汽车电子技术之汽车仪表盘MCU
devart:Skyvia数据集成（下）
中国传感器技术专利统计分析
首个采用NVIDIA M2050 GPU的实例 开启GPU云计算下个十年
can接口和485接口区别
每小时打包700箱 亚马逊机器人可以替换上千名员工
目标检测领域的一些共性问题总结
基于RFID射频卡的超市购物结算系统项目开发