|
|
一、背景信息
国庆期间感冒在家待着，折腾刚买的天猫精灵开关模块，用起来还挺方便的，不足之处就是待机功率（0.5W）和开启功率（1W）都比较大，于是就想用继电器节能驱动电路，来改造这个灯。10年前做过多路遥控插座：http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=293007，用的是磁保持继电器，这个省电但是太贵、而且电流小，且无法断电复位不适合某些应用场景。也做过简单的串电阻电容节能，但这种不太可靠，节能效果也并不大，只适合用在有限的场景。我希望做一个通用、可靠、高效的继电器节能驱动，以后就它了。
二、电路设计
继电器有几个重要参数通态电流、关态电流、线圈电阻，虽然到达通态电流就能吸合，但它无法保证足够的吸合力，继电器接触电阻无法做到最小，如果负载电流较大触点更易发热损坏。通过测试发现，继电器驱动只到通态电流，继电器触点接触电阻不稳定，而且降低保持电流，触点接触电阻会继续增大。只有到达更高的一个电流值，触点接触电阻降到最小，而且即使电流减少到关态电流前，触点接触电阻也不变。基于以上信息，要确保继电器稳定工作，驱动电压一定要接近标称电压，此时的电流一般远大于通态电流，然后就可以降低保持电流了，当然也不能降低到略高于关断电流，这样稍微有点干扰就会关断，我认为取通态电流和关态电流的平均值为保持电流是个理想的选择。
例如松乐SRD-24VDC-SL-C这款继电器，1.6K欧姆线圈，24V标称功率为360mW，13V即可达到通态电流，5V左右关断，如果启动驱动电压接近20V左右，保持电压降低到9V依然可以保证可靠的工作，此时功率为约50mW，可节能86%。
要达到以上的效果，就需要继电器的启动电压和保持电压是两个值，网上比较容易找到的方法是倍压法，这种方法有它限定的适用范围，继电器电压和工作电压要匹配，本文不做过多描述（有需要的可以参考 ）。
倍压驱动继电器
经过这几天的设计和实践，我最终采用了容阻降压法来作为可变电压源，做到了启动电压和保持电流可任意设计，几乎可以应用在所有的继电器上。
电路图如下
12V继电器设计
24V继电器设计
原理：通过光耦隔离控制MOS通断，MOS默认导通，驱动压降最小，继电器默认关断。光耦导通MOS关闭，电容充电升压，到达设定值后，触发可控硅导通，继电器闭合，由于容阻降压有近似恒流特性，继电器的保持电流会因为电容放电而逐步稳定下来。光耦关闭MOS导通，电容电压通过MOS降低到接近MOS的开启电压，可控硅因为电流太小而截断。如此循环往复。由于容阻降压的近似恒流特性，此驱动可以串联，实现多路驱动。
电路波形
Multisim14仿真文件
DIY建议：1，继电器用>=12V的，太低电压的继电器电流大，节能效果不好。48V 对应的低Vt且便宜的MOS难找，24V继电器最理想；2，通过C1大小控制保持电流，D2控制触发电压，这些值要和你的继电器匹配；3，MOS的栅极一定要有保护，LED或稳压管均可，红色LED效果最好（我开始实验没加保护烧掉一个）；4，用最便宜的小电流可控硅（我用的MCR100）；5，MOS注意实际测量，耐压要高于触发电压，Vt要<=1V（我用的寨版AO3400）；6，多路串联不建议超过8路，不要混用不同参数的继电器；7，C2控制通态电流维持时间，要适中大小，太大延时大，太小不可靠（实测10uf即可稳定驱动24V继电器）。
三、实际效果
面包板搭建验证，没有24v稳压管用的22V的，C1电容用两个实测0.28uF的CBB串联，0.14uF。几个品牌的12V（400欧姆）、24V（1.6K欧姆）继电器都通过验证了，相同阻值的继电器参数差异不是很大。
开启后继电器保持电压
关断后继电器无电压
无继电器保持电压，即触发电压
补充内容 (2021-10-17 13:31):
想不到这个帖子被评为精华了，谢谢版主了。
补充48V NPN三极管驱动，在14楼 |
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？立即注册
x
打赏
-
查看全部打赏
|
IP归属地
雷达卡
发表于 2021-10-7 02:37:09
提帖卡
置顶卡
锁帖卡
解锁卡
显目卡
千斤顶
楼主
发表于 2021-10-7 12:02:32
