Разделы

В сети

Пользователей: 126
Из них просматривают:
Аналоги: 48. Видео: 1. Галерея: 1. Даташиты: 35. Инструкции: 4. Новости: 16. Остальное: 4. Производители: 1. Теги: 2. Форум: 13. Чат: 1.
Участников: 3
Гостей: 123

an , Google , Яндекс , далее...
Рекорд 2375 человек онлайн установлен 26.12.2015.

Партнёры


Партнёры

Новые объявления

Снижение мощности, потребляемой реле

Написал MACTEP 06.10.2012 15:00:00 (Просмотров: 16695)

Задача снижения мощности, потребляемой реле в статическом режиме, не теряет актуальности для разработчиков электронной аппаратуры. Использование современной элементной базы позволяет разместить на плате компактное устройство управления реле, которое позволяет минимизировать потребляемую им мощность.

 




На рис. 1 представлена схема, позволяющая осуществлять управление обмоткой электромагнитного реле с номинальным напряжением питания 6 В.

Схема управления реле
Рис. 1. Схема управления обмоткой реле

 
Для уверенного срабатывания реле сначала к нему прикладывается полное напряжение, а затем оно снижается до напряжения удержания, равного приблизительно 3,3 В. Указанный алгоритм управления позволяет снизить потребляемую реле мощность приблизительно в четыре раза.

Для управления реле используется преобразователь напряжения на переключаемых конденсаторах МАХ1681 [1] производства компании Maxim/Dallas. Этот производитель изготавливает еще одну микросхему той же серии — МАХ1680 [1], отличающуюся лишь некоторыми показателями.

Основные технические параметры микросхемы МАХ1681

Напряжение питания, В 2,0...5,5
Выходной ток, мА ≤125
Падение напряжения на микросхеме при токе 125 мА, В 0,44
Эквивалентное выходное сопротивление, Ом 3,5
Ток потребления в выключенном режиме, мкА 1
Корпус SOIC8


Микросхемы МАХ1681 и МАХ1680 могут инвертировать или удваивать входное напряжение. Возможен выбор частоты переключения — 500 кГц/1 МГц для МАХ1681 и 125/250 кГц для МАХ 1680.

Достоинством данных микросхем является возможность использования выходных» входных и переключаемых конденсаторов малой емкости — 1 и 4,7 мкФ для МАХ1681 и МАХ1680 соответственно.

Напряжение питания всего узла (+Uпит) составляет 3,3 В. Преобразователь обеспечивает его инвертирование таким образом, чтобы получить напряжение 6 В, необходимое для включения реле. При подаче низкого напряжения на резистор R1 включается транзистор VT1, что приводит к включению преобразователя и выработке на его выходе OUT напряжения около -3 В относительно общего провода. На реле поступает номинальное питающее напряжение, что приводит к его включению.

Внутренняя частота переключения преобразователя выбрана 1 МГц подключением вывода 1 FSEL к общему проводу, она значительно превышает частоту переключения популярной микросхемы удвоителя/инвертора напряжения ICL7660, равную 10 кГц. Данное обстоятельство позволяет использовать выходные, входные и переключаемые конденсаторы С1—С3 емкостью всего лишь 1,0 мкФ. В качестве этих компонентов можно использовать недорогие керамические конденсаторы 1206YC105MAT2A серии X7R производства компании AVX.

При поступлении на вход микросхемы DA1 напряжения питания начинается заряд конденсатора С4 через резистор R2. Как только на входе SHDN (вывод 7) напряжение превысит уровень лог. 1, преобразователь выключается, но при этом его выход OUT (вывод 5) не переходит в высокоимпедансное состояние, а через внутренний ключ соединяется с общим проводом, обеспечивая в этом состоянии сопротивление менее 5 Ом. Данное обстоятельство позволяет использовать вывод SHDN как ключ, при срабатывании которого напряжение на выходе OUT увеличивается с -3 В относительно общего провода (переключатель работает в режиме инвертора напряжения) до нуля (переключатель находится в выключенном состоянии). В этом состоянии микросхема потребляет ток менее 1 мкА.

При испытании макета устройства и питании его от источника напряжением 3,3 В, измеренная частота переключения составляла 955 кГц. В табл. 1 приведены параметры работы устройства при управлении реле с рабочим напряжением 6 В и сопротивлением обмотки 400, 180 и 90 Ом.

Таблица 1

Сопротивление
обмотки реле. Ом
Напряжение
срабатывания, В*
Напряжение
срабатывания, В**
Напряжение
удержания, В
400 5,51 6,18 3,293
180 4,80 5,87 3,283
90 3,94 5,40 3,26

* Конденсаторы С1—СЗ — обычные танталовые окукленные емкостью 1 мкФ на напряжение 63 В.
** Конденсатор С2 — Sanyo OS-CON 25SC1M с низким последовательным сопротивлением (*350мОм).

Анализ таблицы показывает, что при использовании более качественных компонентов показатели работы преобразователя на переключаемых конденсаторах можно значительно улучшить (повысить напряжение на нагрузке). При проектировании и изготовлении подобных узлов к выбору комплектующих деталей следует подходить с особым вниманием.

платаВвиду того, что микросхема МАХ1681 выпускается в малогабаритном корпусе SOIC8, конструкцию можно сделать очень компактной. Для этого рекомендуется использовать следующие компоненты: DA1 — MAX1681ESA; Cl—С3 — PS/L серии PSLP0J475M производства компании NEC-TOKIN (габаритные размеры 2,0x2,5x1,1 мм, ESR = 300 мОм); С4 — KHC500E104M21N0T00 производства компании United Chemi-con (габаритные размеры 2,0x1,25x1,25 мм); Dl, D2 — LL4148 производства компании Fairchild Semiconductor (габаритные размеры 01,4x3,5 мм); VT1 — FMMT717 производства компании ZETEX (корпус SOT23, 1с = 2,5 A, hFE = 180 (минимум)); Rl, R2 — резисторы для поверхностного монтажа (SMD) типоразмера 0402 или 0603.
С целью еще большего снижения тока, потребляемого по входу биполярным транзистором VT1, его можно заменить (вместе с резистором R1) маломощным р-канальным MOSFET транзистором.
 

Владимир Олейник, г. Королев Московской обл.


ЛИТЕРАТУРА:
1. Даташит MAX1680-MAX1681
2. Журнал Схемотехника №7 2007г

Скачать плату под SMD компоненты

7
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
 Снижение мощности, потребляемой реле
V.I.P.
V.I.P.
Дата регистрации: 24.06.2011
Откуда: Мухосранск
Сообщений: 2590
не в сети
А лучше вместо микросхемы с обвязкой ставить последовательно с реле параллельно соединённые конденсатор и резистор (дешевле и доступнее)
 Снижение мощности, потребляемой реле
Инженер
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 842
не в сети
Понятно, что уменьшение напряжения вызовет уменьшение силы тока в обмотке реле.
Уменьшение силы тока вызовет уменьшение силы прижима контактов лапок реле.
Уменьшение силы прижима может увеличить переходное сопротивление между контактами реле и таким образом сократить срок службы при использовании оного реле на предельно допустимых токах.
А впрочем зачем радиолюбителям такие нюансы?
Товарищ! Смело снижай напряжение, что сэкономит твоё энергопотребление!
P.S.
Странно, что контроллер не задействовали для данной опции.У меня товарищ месяц назад купил светильник с ЛДС на аккумуляторе. Жалуется: после полной зарядки горит полчаса...
Раскрутил я его, достал аккум., взвесил, а он по весу половину недобирает.
И сказал я товарищу : Тебе не светильник брат продали.., а продали тебе именно аккумулятор почти без свинца...
 Снижение мощности, потребляемой реле
Технический Директор
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2088
не в сети
А есть ещё один отличный метод - лампочка накаливания последовательно с катушкой. При включении сопротивление малое, реле сработало, спираль прогрелась - ток упал.
Для электромагнитов хорошо (более мощных, чем реле). Никаких кЕтайских наворотов. И всего одна детальОткрыть изображение в новом окне
Цитата:
Понятно, что уменьшение напряжения вызовет уменьшение силы тока в обмотке реле.
Уменьшение силы тока вызовет уменьшение силы прижима контактов лапок реле.
Уменьшение силы прижима может увеличить переходное сопротивление между контактами реле и таким образом сократить срок службы при использовании оного реле на предельно допустимых токах.

Значит, ток можно снижать только до того момента, как якорь реле начнёт "отлипать" от сердечника. Но по-любому, этот ток меньше тока срабатывания.
 Снижение мощности, потребляемой реле
Технолог
Технолог
Дата регистрации: 10.07.2010
Откуда: Крым.Керчь.
Сообщений: 134
не в сети
А рассеиваемая в пустую мощность
 Снижение мощности, потребляемой реле
Младший сотрудник
Младший сотрудник
Дата регистрации: 30.11.2009
Откуда: Украина, город Севастополь
Сообщений: 20
не в сети
Не совсем понятно, зачем это требуется. Батарейные устройства, где потребляемая мощность критична, обычно проектируются без электромагнитных реле. А для устройств, получающих питание от сети, десяток милливатт для релюшки ничего не сэкономят. Разве что в ситуациях, когда их, релюшек, много, но где вы это в последнее время видели?
 Снижение мощности, потребляемой реле
Модератор
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3881
не в сети
Например, в конденсаторных блоках питания при широком диапазоне питающих напряжений. Экономим на емкости конденсатора. В частности,- серъезные реле контроля напряжения.
 Снижение мощности, потребляемой реле
Инженер
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 842
не в сети
T112-10
Значит, ток можно снижать только до того момента, как якорь реле начнёт "отлипать" от сердечника. Но по-любому, этот ток меньше тока срабатывания.
__________________________


Нет, вы не поняли. Снижение тока до начала "дрожания" и "отлипания" якоря от сердечника это просто глупость в явном виде.
Но в режиме уверенного прилипания сила прижима будет меньше при меньшем номинального напряжении, а значит и сопротивление между контактами ( нормируемый ТУ параметр реле) будет больше.
Вы спросите : - Ну и что?
А я отвечу - Ну и ничего!
 Снижение мощности, потребляемой реле
Технический Директор
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2088
не в сети
Если якорь уверенно (без дрожания) касается сердечника, контакты замкнуты надёжно и сильнее сжать их уже нельзя, поскольку якорь упёрся в сердечник и двигаться ему уже некуда, поэтому если увеличить ток, прижим контактов не изменится.
Величина тока срабатывания такова, чтобы притянуть якорь к сердечнику через воздушный зазор. Когда якорь уже прилип к сердечнику, для его удержания в этом положении нужен уже заметно меньший ток, чем для срабатывания.
Цитата:
Но в режиме уверенного прилипания сила прижима будет меньше при меньшем номинального напряжении, а значит и сопротивление между контактами ( нормируемый ТУ параметр реле) будет больше.

Вот здесь и вышла непонятка - будет меньше сила прижима якоря к сердечнику, а сила прижима контактов (а значит, и сопротивление между ними) не изменится до тех пор, пока якорь не сдвинется с места и не отойдёт от сердечника. Потому что силу прижатия контактов в сработавшем реле обеспечивают пружины (или пружинящие держатели) контактов.
Попробуйте прижать якорь вручную и проследите: в правильно отрегулированном реле контакты касаются друг друга раньше, чем якорь коснётся сердечника. Когда же контакты уже соприкоснулись, якорь продолжает двигаться, изгибая пружинные держатели контактов, пока не упрётся в сердечник.
Если снижать ток в катушке, сила прижатия якоря будет уменьшаться, но пока он остаётся неподвижным ("прилипшим" ), прижимные пружины контактов сжаты по прежнему, сила прижатия контактов и переходное сопротивление не меняются.
 Снижение мощности, потребляемой реле
Инженер
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 842
не в сети
2T112-10
___________
Убедили, всегда приятно читать грамотный ответ
 Снижение мощности, потребляемой реле
Технический Директор
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2088
не в сети
Спасибо, старалсяОткрыть изображение в новом окне
Но сделаю ма-а-аленькую поправочку: это всё относится к реле советских времён, про современный китай лучше вообще не думать, там всё по фень-шую работаетОткрыть изображение в новом окне
 Снижение мощности, потребляемой реле
Студент
Студент
Дата регистрации: 02.07.2012
Откуда: 26RUS
Сообщений: 7
не в сети
Все будет хорошо пока реле не подвергнется механическим воздействия (тряска, удар, вибрация). В свое время немного экспериментировал. Так вот, при токе обмотки близком к минимальному, щелчек пальцем по корпусу вызывает отпускание реле и оно, естественно, после само не включится, т.к. напряжение будет ниже необходимого.
 Снижение мощности, потребляемой реле
Инженер
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 842
не в сети
LazyEd



Все будет хорошо пока реле не подвергнется механическим воздействиям...
________________________________________


Надо сделать оговорку относительно применения в авто, носимых изделиях, вибрирующих агрегатах, и т.д.
И щёлчки по реле запретить категорически равно как и громкий кашель рядом
 Снижение мощности, потребляемой реле
Технический Директор
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2088
не в сети
Ещё одна оговорка: написанное мной (о прижиме контактов) относится только к электромагнитным реле, а то, что писал terio007 (про то же), справедливо для поляризованных и герконовых реле, поэтому герконовые реле здесь не годятся.

Короче, вывод один - если коммутируем не ВЧ и не измерительные цепи - ставим оптореле и не паримся
 Снижение мощности, потребляемой реле
Абитуриент
Абитуриент
Дата регистрации: 15.12.2011
Откуда: Обнинск
Сообщений: 3
не в сети
Лет 10 назад в "Радиолюбителе" видел схему на паре транзисторов и кондерчике. Смысл включение на удвоенном напр питания в 5-12 В конструкциях реле на 18-28 В. При включении реле кондер разряжался. Схема очень подходила для переключателей РПС32 и т.п. Попробую отыскать, стало любопытно самому.
 Снижение мощности, потребляемой реле
Старший сотрудник
Старший сотрудник
Дата регистрации: 29.04.2014
Откуда: МП-3-3
Сообщений: 117
не в сети
По-моему, за суммарную цену комплектующих для этой схемы (включая и само реле) можно действительно приобрести нормальное твёрдотельное реле.

Разное

Вместо высоковольтного провода можно использовать обычный, пропустив его через трубку от капельницы.

Интересно

Ножки для корпусов РЭА можно сделать из резиновой накладки поршня медицинского шприца.

Похожие статьи