Rangkaian driver relay dan solenoid menggandakan tegangan suplai untuk menghemat daya berkelanjutan

Fakta yang diterima secara umum tentang relai dan solenoida adalah bahwa setelah digerakkan ke kondisi aktif, hanya setengah voltase kumparan dan oleh karena itu hanya seperempat daya kumparan yang dibutuhkan untuk mempertahankannya dengan andal. Akibatnya, setiap penggerak solenoida atau relai yang terus-menerus menerapkan voltase aktuasi awal penuh hanya untuk mempertahankannya secara boros membuang daya empat kali lebih banyak dari yang dibutuhkan pekerjaan.

Solusi (sebagian) yang paling sederhana dan termurah untuk masalah ini ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Rangkaian penggerak dasar tempat C1 bekerja, R1 yang membagi dua arus tetap ada, kemudian C1 melepaskan muatan melalui R1 selama Toff.

Namun seperti yang sering terjadi pada solusi “sederhana dan murah,” solusi Gambar 1 memiliki beberapa biaya dan komplikasi.

Meskipun R1 berhasil memangkas arus berkelanjutan hingga setengahnya, ia juga menyerap daya sebanyak yang diserap kumparan. Akibatnya, total daya berkelanjutan adalah ?, bukan ?, dari daya penggerak, sehingga hanya setengah dari penghematan daya teoretis yang benar-benar terealisasi.

Ketika driver dimatikan, penundaan pemulihan yang lama harus diberlakukan sebelum pulsa aktuasi berikutnya untuk memberi C1 cukup waktu untuk melepaskan muatan melalui R1. Jika tidak, pulsa aktuasi berikutnya akan memiliki amplitudo yang tidak memadai dan dapat gagal. Efek ini diperburuk oleh fakta bahwa, selama aktuasi, C1 mengisi daya melalui kombinasi paralel R1 dan Rm, tetapi selama Toff, muatan dilepaskan melalui R1 saja. Hal ini membuat pemulihan membutuhkan waktu dua kali lebih lama daripada aktuasi.

Gambar 2 menyajikan solusi yang berkinerja lebih baik, meskipun kurang sederhana dan murah, yang menjadi subjek Ide Desain ini.

Gambar 2 Q1 dan Q2 bekerja sama dengan C untuk menggandakan V(L) untuk aktuasi, Q2 dan D2 bertahan, lalu Q3 dengan cepat melepaskan C melalui R untuk segera pulih untuk siklus berikutnya.

Pengaktifan dimulai dengan pulsa positif pada input, yang mengaktifkan Q1 yang menggerakkan ujung bawah kumparan ke -V(L) dan mengaktifkan Q2 yang menarik ujung atas kumparan ke +V(L). Dengan demikian, 2V(L) muncul di seluruh kumparan, memastikan pengaktifan yang andal. Saat pengisian C selesai, dioda Schottky D2 mengambil alih konduksi dari Q1. Hal ini memotong tegangan penopang menjadi ? nilai pengaktifan, dan oleh karena itu menurunkan daya penopang menjadi ?.

Pada akhir siklus saat sinyal masuk kembali ke V(0), Q3 menyala, memulai pelepasan cepat C melalui D2 dan R. Bahkan, pemulihan dapat dengan mudah diatur agar selesai dalam waktu yang lebih singkat daripada waktu yang dibutuhkan relai atau solenoid untuk putus. Maka tidak diperlukan penundaan antar-siklus yang eksplisit dan waktu pemulihan secara efektif menjadi nol!

Tetapi apa yang terjadi jika penggandaan rel logika V(L) tetap tidak menghasilkan tegangan yang cukup untuk menggerakkan kumparan dan dibutuhkan rel suplai yang lebih tinggi?

Gambar 3 membahas masalah tersebut dengan beberapa tipu daya yang dijelaskan dalam Ide Desain sebelumnya: Mengendarai tiang totem CMOS dengan sinyal logika, kopling AC, dan gerbang yang diarde.

Gambar 3 Pergeseran level Q4, R1, dan R2 ditambahkan untuk mengakomodasi (++)V > V(L.)