继电器驱动器的问题和解决方案!-先进光半导体

    继电器通常使用光耦驱动，光耦在模拟和数字接地之间提供隔离，以确保继电器线圈中的开关电流不会影响数字电路的噪声容限。为了通过基于总线的背板驱动大量继电器，车载复杂可编程逻辑器件（CPLD）/FPGA为I/O板提供接口和诊断。

    由光耦控制基极电流的ULN2803达林顿晶体管驱动继电器。为了最小化CPLD的功率，其输出连接到光耦的阴极，而阳极通过限流电阻器连接到+5V。

    在典型的基于背板总线的系统中，+5V和+24V分别用于为数字逻辑和继电器线圈供电。当我们在继电器线圈供电之前单独关闭数字电路电源时，问题就开始了。在图1的电路中，CPLD必须输出逻辑“1”（+5V），以确保继电器关闭。当数字电源关闭时，电源开始衰减，时间常数取决于负载。

    1.完善的继电器驱动电路使用光耦隔离低压数字控制信号电路（左）和继电器负载（右）之间的接地和噪声耦合。达林顿晶体管提供足够的电流增益，使继电器线圈通电。

    当+5V达到2.5V时，CPLD输出变为逻辑零，导致光耦打开达林顿晶体管。这反过来使继电器通电。当电源衰减至+1.2V时，它会关闭光耦，从而使继电器断电。由于电源顺序不当，继电器间歇性通电可能在关键应用中导致问题。

    例如，继电器可能正在驱动安全阀，电源关闭将导致安全阀启动或关闭，从而导致关键过程扰动。在通电期间，当+5V的上升速度低于+24V时，也会发生类似事件。

    策略是通过中间逻辑（背驮板）而不是直接从+24-V电源向继电器线圈提供询问电压。该电路由电源监控IC、晶体管和外部继电器组成。在正常工作期间，当+5V稳定时，晶体管Q1接通，继电器通电，+24V通过外部继电器的触点供电。

    电源监控IC持续监控电源线。在断电瞬态期间，当电压低于4.63V时，晶体管关闭。这反过来会使继电器断电，然后迅速切断继电器线圈的电源。

    由于+24-V电源瞬间断开，继电器不会经历任何间歇性切换。类似地，在通电条件下，功率监视器IC在+5V达到稳定后200ms产生有源高输出。这将依次打开晶体管和以下继电器，并恢复从I/O板的继电器线圈电源。

    因此，在通电和断电瞬态期间，该电路将I/O板的间歇性继电器通电降至最低。唯一的设计考虑是外部继电器触点额定值的选择，必须针对最大负载进行选择。

    该电路解决电源监视器IC卡滞高故障或短路模式晶体管故障。电源监视器IC的卡滞低故障和晶体管的开放模式故障将导致虚假跳闸，这是安全的，在许多关键系统中都可以容忍（图4）。图5分别显示了通电和断电的相关波形。

    先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。