汽車應(yīng)用中的繼電器驅(qū)動器
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盡管電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日新月異，但是機械繼電器依然廣泛的用于工業(yè)和汽車應(yīng)用中，用來控制大電流負載。其低成本和優(yōu)異的抗故障能力使繼電器成為工業(yè)和汽車應(yīng)用環(huán)境中一種有用和可靠的解決方案。安森美半導(dǎo)體提供的集成式繼電器驅(qū)動器NUD3105、NUD3112、NUD3124、NUD3160被認(rèn)為是對工業(yè)和汽車應(yīng)用中的控制機械繼電器的理想器件解決方案。其集成設(shè)計可以明顯的簡化設(shè)計并且降低成本，替代傳統(tǒng)的分立解決方案，如雙極型晶體管加續(xù)流二極管。
2 工業(yè)和汽車應(yīng)用的要求
工業(yè)應(yīng)用和汽車應(yīng)用的器件要求不同，必須用不同的方法解決。汽車應(yīng)用的要求是最難滿足的，而工業(yè)要求一般允許較多的自由。繼電器線圈電流根據(jù)應(yīng)用的不同差別很大。最大等級的工業(yè)和汽車?yán)^電器線圈的消耗電流在50～150mA之間。
選擇合適的繼電器驅(qū)動器需要考慮很多限制。對于汽車應(yīng)用，需要特別考慮以下要求：
●負荷突降(80V，300msec)
●雙電壓加壓啟動(>24V)
●電池接反(-14V，1分鐘或以上)
●抗靜電放電(ESD)(根據(jù)AEC-Q100規(guī)范)
●工作環(huán)境溫度(-40℃～85℃)
為滿足這些要求通常導(dǎo)致繼電器驅(qū)動器體積過大、成本過高，或者需要許多保護元件。
另一方面，工業(yè)應(yīng)用的要求有許多和標(biāo)準(zhǔn)的要求一樣，如抗ESD(通常為2kVHBM)，以及給定的工作環(huán)境溫度范圍(通常在0℃～85℃之間)。但是，一些應(yīng)用也需要有防止瞬態(tài)電壓的保護元件，這就需要增加額外的保護元件。
3 標(biāo)準(zhǔn)的分立式繼電器驅(qū)動器
對于工業(yè)和汽車應(yīng)用，傳統(tǒng)和最常見的繼電器驅(qū)動器是用一個雙極型晶體管、兩個偏置電阻和一個續(xù)流二極管的分立設(shè)計。在某些情況下，需要增加額外的元件，如MOV(金屬氧化物變阻器)和額外的二極管來確保適當(dāng)?shù)谋Ｗo。圖1顯示了一個典型的有額外保護元件的分立繼電器驅(qū)動器。二級管D1提供了反向電源保護，而二極管D2抑制了繼電器線圈斷開時(V=Ldi/dt)產(chǎn)生的電壓尖峰。功率MOV器件用于將正向瞬態(tài)電壓限制在雙極型晶體管的擊穿電壓以內(nèi)。雙極型晶體管的飽和電壓(典型為1V以上)引起高功率耗散，在某些情況下不能使用廉價的貼片封裝器件，如SOT-23或更小的，因此需要更大的封裝，如TO220。由于需要幾個元件而使所設(shè)計的分立電路價格昂貴，且要占用較大的電路板空間。
安森美半導(dǎo)體的繼電器驅(qū)動器產(chǎn)品分為兩個主要的類別：工業(yè)版本(器件NUD3105，NUD3112)和汽車版本(器件NUD3124，NUD3160)。
4.1 工業(yè)版本
●N-溝道FET40V，500mA
●ESD保護齊納二極管(7V)
●偏置電阻(門極為1KΩ，門極和源極之間為300KΩ)
●箝位保護齊納二極管(5V繼電器線圈為7V，12V線圈為14V)
40VN-溝道FET用于轉(zhuǎn)換繼電器線圈中高達500mA的電流。箝位保護齊納二極管(14V)提供箝位功能，以抑制在線圈斷開時(V=Ldi/dt)產(chǎn)生的電壓尖峰。ESD保護齊納二極管保護門-源硅結(jié)，防止其在器件傳遞或組裝過程中可能由人體感應(yīng)引起的ESD造成損壞。偏置電阻為FET提供驅(qū)動控制信號。圖3描述了NUD3105/NUD3112器件的典型連接圖。
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