在工控領(lǐng)域繼電器是十分常用的一種電子元器件。在很多繼電器的應(yīng)用中，有時(shí)在繼電器吸合后需要降低繼電器線圈兩端的電壓。本文分享一些常用的方法。

1、應(yīng)用1----降低連續(xù)工作時(shí)線圈功耗

以圖1所示繼電器線圈規(guī)格為例。由圖1可知繼電器線圈存在電阻，在吸合后線圈會(huì)有一定的功耗。在某些特殊應(yīng)用中如果使用的繼電器數(shù)量較多，裝置的整機(jī)功耗將會(huì)非常大。為此需要使用一種可以在使用時(shí)降低線圈電壓（保持電壓）的繼電器。繼電器工作時(shí)，施加線圈100%額定電壓100ms（視繼電器動(dòng)作時(shí)間定）以上確保繼電器吸合，通過降低線圈保持電壓的方法來降低功耗如圖2所示。

圖1 繼電器線圈直流特性

圖2

2、應(yīng)用2----降低連續(xù)工作時(shí)線圈溫升

繼電器的動(dòng)作時(shí)間是具有離散性的，并且隨線圈兩端電壓不同而不同，如圖3所示：在100%額定電壓下動(dòng)作時(shí)間為5--6ms左右。有一些特殊應(yīng)用比如要求繼電器動(dòng)作時(shí)間要控制在5ms以內(nèi)，我們此時(shí)還不想選擇成本更高動(dòng)作時(shí)間更快的繼電器，那么我們就需要增加繼電器線圈兩端的電壓。

圖3 動(dòng)作恢復(fù)時(shí)間

但繼電器線圈兩端的電壓并不是可以隨便增加的，如圖1所示：該型繼電器在常溫20℃時(shí)最大可以施加130%的額定電壓。原因是繼電器線圈通電發(fā)熱會(huì)引起線圈溫升，如圖4所示。繼電器線圈的溫度超過使用溫度（該型繼電器線圈使用溫度為-40℃--+70℃）后會(huì)損壞線圈間的絕緣材料。如圖4，例如當(dāng)工作環(huán)境溫度為50℃，施加130%額定電壓時(shí)，此時(shí)線圈溫度為50℃+30℃=80℃，已經(jīng)超出了線圈的使用溫度。

圖4 繼電器溫升

為此：我們需要在啟動(dòng)繼電器時(shí)增加線圈兩端電壓以加快動(dòng)作時(shí)間，在可靠吸合后降低線圈電壓以保證線圈溫升要求。

3、降低繼電器線圈正常工作電壓的方法

（1）PWM開關(guān)控制模式

繼電器線圈施加130%或100%額定電壓，使用MOS-FET作為繼電器線圈與電源之間的開關(guān)，在啟動(dòng)繼電器時(shí)以100%占空比導(dǎo)通MOS-FET，確保繼電器可靠吸合。繼電器達(dá)到穩(wěn)定后（大于吸合時(shí)間），通過固定的占空比（例如50%或70%）控制MOS-FET導(dǎo)通-關(guān)斷，以降低繼電器線圈兩端的等效電壓。

圖6 PWM開關(guān)控制模式

（2）RC電路驅(qū)動(dòng)模式
繼電器施加130%或100%額定電壓，在繼電器吸合時(shí)：通過電容C為繼電器線圈提供一個(gè)較大的短時(shí)的啟動(dòng)電流，當(dāng)電容電荷下降后（此時(shí)繼電器已經(jīng)吸合），通過電阻R給繼電器線圈持續(xù)提供保持電流。由于電阻R和繼電器線圈電阻為串聯(lián)關(guān)系，R起到分壓作用，使繼電器線圈兩端電壓降低。

圖4 RC電路驅(qū)動(dòng)模式

（3）開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)模式

繼電器施加130%或100%額定電壓，繼電器啟動(dòng)時(shí)：先使開關(guān)SW2導(dǎo)通，在線圈兩端施加滿值電壓；確保繼電器可靠吸合后（大于吸合時(shí)間），SW1先導(dǎo)通，SW2再斷開，此時(shí)利用電阻R分壓來降低線圈兩端電壓。

圖5 SWITCH電路驅(qū)動(dòng)模式

審核編輯：湯梓紅