Le circuit de commande du relais et du solénoïde double la tension d'alimentation pour conserver la puissance de maintien

Un fait généralement admis concernant les relais et les solénoïdes est qu'une fois qu'ils sont actionnés, la moitié de la tension de bobine et donc seulement un quart de la puissance de bobine sont nécessaires pour les maintenir de manière fiable. Par conséquent, tout pilote de solénoïde ou de relais qui applique en permanence la pleine tension d'actionnement initiale pour simplement maintenir l'état de fonctionnement gaspille quatre fois plus d'énergie que ce que nécessite le travail.

La solution (partielle) la plus simple et la moins chère à ce problème est présentée dans la figure 1.

Figure 1 Circuit de commande de base où C1 actionne, R1 à courant divisé par deux maintient, puis C1 se décharge à travers R1 pendant Toff.

Mais comme c’est souvent le cas pour les solutions « simples et bon marché », la solution de la figure 1 souffre de certains coûts et complications.

Bien que R1 parvienne à réduire de moitié le courant de maintien, il dissipe autant de puissance que la bobine. Par conséquent, la puissance de maintien totale est égale à ± µ de la puissance d'actionnement, et non à ± µ de la puissance d'actionnement ; seule la moitié des économies d'énergie théoriques est donc réellement réalisée.

Lorsque le driver est éteint, un long délai de récupération doit être imposé avant l'impulsion d'actionnement suivante pour laisser à C1 suffisamment de temps pour se décharger via R1. Sinon, l'impulsion d'actionnement suivante aura une amplitude inadéquate et risque de tomber en panne. Cet effet est aggravé par le fait que, pendant l'actionnement, C1 se charge via la combinaison parallèle de R1 et Rm, mais pendant Toff, il se décharge uniquement via R1. Cela fait que la récupération prend deux fois plus de temps que l'actionnement.

La figure 2 présente une solution plus performante, bien que moins simple et moins chère, qui fait l'objet de cette idée de conception.

Figure 2 Q1 et Q2 coopèrent avec C pour doubler V(L) pour l'actionnement, Q2 et D2 maintiennent, puis Q3 décharge rapidement C via R pour récupérer rapidement pour le cycle suivant.

L'actionnement commence par une impulsion positive à l'entrée, activant Q1, ce qui entraîne l'extrémité inférieure de la bobine à -V(L) et activant Q2, ce qui entraîne l'extrémité supérieure de la bobine à +V(L). Ainsi, 2V(L) apparaissent aux bornes de la bobine, assurant un actionnement fiable. Une fois la charge de C terminée, la diode Schottky D2 prend le relais de Q1. Ceci réduit la tension de maintien à ? la valeur d'actionnement, et donc la puissance de maintien à ?.

À la fin du cycle, lorsque le signal entrant revient à V(0), Q3 s'allume, déclenchant une décharge rapide de C à travers D2 et R. En fait, la récupération peut facilement être organisée pour se terminer en moins de temps que le relais ou le solénoïde n'en a besoin pour se déconnecter. Aucun délai explicite entre les cycles n'est alors nécessaire et le temps de récupération est donc effectivement nul !

Mais que se passe-t-il si même le doublement du rail logique V(L) ne produit toujours pas suffisamment de tension pour piloter la bobine et qu'un rail d'alimentation plus élevé est nécessaire ?

La figure 3 aborde ce problème avec une astuce décrite dans une idée de conception précédente : piloter des totems CMOS avec des signaux logiques, un couplage CA et des portes mises à la terre.

Figure 3 Décalage de niveau Q4, R1 et R2 sont ajoutés pour s'adapter à (++)V > V(L.)