汽车应用中的继电器驱动器

作者：时间：2013-02-17来源：网络收藏

此器件的高反向雪崩能量容量(350mJ)可以控制大多数用于汽车应用的继电器，因为它们的线圈电流一般在50mA到150mA之间，电感值低于1亨。这类线圈不会向NUD3124元件传输高等级的能量(E=1/2LI2)，因此每个都可以用相同的元件(NUD3124)控制。由于一般的继电器驱动器用于控制大多数用于特殊应用的电路中，采用集成式继电器驱动器可以获得巨大的优势。节约了印刷电路板面积并且优化了电路设计。另外，也简化了元件购买工作。

NUD3124器件的有源箝位特性也可使它能满足负荷突降的汽车要求和汽车规格的其他电压瞬变要求。当大电流充电的电池接线断时，汽车的交流发电机产生负荷突降瞬变。当继电器通或断时，这类瞬变也会发生。尽管负荷突降的汽车要求随着供应商而改变，可以知道，大多数负荷突降要求可以由能够承受350ms、60V负荷突降瞬变的器件满足。

图9中所示的73V波形来自60V的负荷突降瞬变加上汽车的电池电压(13V)。在应用领域内，继电器驱动器(NUD3124)总是连接到继电器，因此如果负荷突降情况发生，电流被继电器线圈电阻限制，这减少了需要由继电器驱动器(NUD3124)排放到地的能量。

图10显示的示波图为在负荷突降瞬变时在NUD3124器件上产生的波形。对于这种情况，器件控制一个线圈特性为L=48mH和Rdc=100Ω的OMRON继电器(G8TB-1A-64)。流过驱动器的电流很小(大约为170mA)，因为它被继电器线圈的电阻(100Ω)所限制。导致的能量大约为73mJ，这依然在NUD3124器件的雪崩能量容量(350mJ)以内。在某些情况中，负荷突降瞬变甚至高达80V，但是NUD3124器件的可靠性也可以处理那些类型的负荷突降状况。

汽车瞬变中最严格和最苛刻的要求是负荷突降。因此如果器件能够满足这个要求，它一定可以承受其他不太苛刻的瞬变，如240V(10Ω源阻抗)，350μs长度的瞬变。

除了满足负荷突降要求和所有其他较小的汽车瞬变以外，NUD3124器件也符合其他汽车要求，如电池接反(-14V，1分钟或以上)和双电压加压启动(24V+/-10%)。

如果电池接反情况发生，它会引起FET的体二极管正向偏置并导通。在这种情况下，电流被继电器线圈阻抗限制为安全的电平，使继电器动作。采用传统的分立方法，因为反向连接的电池可能形成通过驱动器到逻辑输出的电流路径，而使控制逻辑电路损坏。使用NUD3124器件避免了这种可能性。

如果使用双电压加压启动(24V或以上)，NUD3124器件保持在截止状态，因此继电器也不操作。在双电压加压启动情况下，这是一个理想的工作要求，否则继电器会被启动，并使受其控制的设备或功能(车窗、座椅等)发生严重的问题。

5 继电器模块

如果把安森美半导体的继电器驱动器(NUD3105、NUD3112、NUD3124、NUD3160)集成到继电器主体内，构成可以直接用逻辑电路驱动的继电器模块，将更加独特和有用。优点是：

●不需要外部驱动设备
●减小印刷电路板面积
●减少插入操作
●更低成本的优化设计

所有以上的优点降低了需要使用机械继电器的工业和汽车应用的成本。图11描述了继电器模块的设计。一些继电器制造商已经集成了一个和继电器线圈并联的二极管，以简化驱动器电路。其他厂商正在考虑开发继电器模块的理念。继电器制造商的主要目标是向他们的客户提供更多的附加值，以优化设计和削减成本。

6 小结

传统的分立式继电器驱动器方法（双极型晶体管、偏置电阻和续流二极管）价格昂贵，因为它要使用几个元件并在印刷电路板上占据大量的面积。在某些情况下，它需要额外的保护元件，才能在汽车和一些工业应用中获得合适的功能。

通过一个单片工艺集成所有所需的元件，安森美半导体提供的NUD3105和NUD3112继电器驱动器替代了传统的分立式继电器驱动器方法。它们的集成设计封装在一个小型的三引脚贴片SOT-23封装中，允许用较小的印刷电路板获得最优工作，并在制造和元件数量方面节约了成本。

NUD3124和NUD3160器件的目的是汽车应用。两者都完全符合主要的汽车要求，如负荷突降、电池反接、双电压加压启动和ESD。它独特的有源箝位设计使这个器件成为汽车应用中的一个可靠的驱动器。它也封装在一个小型三引脚贴片SOT-23封装中，可以占用较小的印刷电路板面积和降低成本而获得最优的工作。

继电器模块为工业和汽车继电器市场带来明显的优点。它减小了印刷电路板面积并优化了电路设计。这些优点为客户带来了巨大的附加值和削减成本。此类优点总是带来额外的收益。

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