Il circuito di pilotaggio del relè e del solenoide raddoppia la tensione di alimentazione per conservare la potenza di mantenimento

Un fatto generalmente accettato sui relè e sui solenoidi è che dopo essere stati portati nello stato di attuazione, solo metà della tensione della bobina e quindi solo un quarto della potenza della bobina sono necessarie per sostenerla in modo affidabile. Di conseguenza, qualsiasi driver di solenoide o relè che applica continuamente la tensione di attuazione iniziale completa solo per sostenere sta sprecando inutilmente quattro volte la potenza richiesta dal lavoro.

La soluzione (parziale) più semplice ed economica a questo problema è illustrata nella Figura 1.

Figura 1 Circuito driver di base in cui C1 si attiva, R1 mantiene la corrente dimezzata, quindi C1 si scarica attraverso R1 durante Toff.

Ma come spesso accade per le soluzioni "semplici ed economiche", la soluzione della Figura 1 presenta alcuni costi e complicazioni.

Sebbene R1 riduca con successo la corrente di mantenimento della metà, dissipa la stessa potenza della bobina. Di conseguenza, la potenza di mantenimento totale è pari a ≤ ...

Quando il driver è spento, deve essere imposto un lungo ritardo di recupero prima del successivo impulso di attuazione per consentire a C1 di avere abbastanza tempo per scaricarsi tramite R1. Altrimenti, il successivo impulso di attuazione avrà un'ampiezza inadeguata e potrebbe non funzionare. Questo effetto è aggravato dal fatto che, durante l'attuazione, C1 si carica tramite la combinazione parallela di R1 e Rm, ma durante Toff si scarica solo tramite R1. Ciò fa sì che il recupero richieda il doppio del tempo dell'attuazione.

La Figura 2 presenta una soluzione più performante, sebbene meno semplice ed economica, che è l'oggetto di questa Idea Progettuale.

Figura 2 Q1 e Q2 cooperano con C per raddoppiare V(L) per l'attuazione, Q2 e D2 mantengono, quindi Q3 scarica rapidamente C attraverso R per recuperare rapidamente per il ciclo successivo.

L'attuazione inizia con un impulso positivo all'ingresso, che attiva Q1, portando l'estremità inferiore della bobina a -V(L) e attiva Q2, portando l'estremità superiore della bobina a +V(L). Pertanto, ai capi della bobina si generano 2V(L), garantendo un'attuazione affidabile. Al termine della carica di C, il diodo Schottky D2 subentra alla conduzione di Q1. Questo riduce la tensione di mantenimento a ≤ il valore di attuazione, e quindi riduce la potenza di mantenimento a ≤ .

Alla fine del ciclo, quando il segnale in arrivo torna a V(0), Q3 si accende, avviando una rapida scarica di C attraverso D2 e ​​R. Infatti, il recupero può essere facilmente organizzato per essere completato in un tempo inferiore a quello necessario al relè o al solenoide per diseccitarsi. Quindi non è necessario alcun ritardo esplicito tra cicli e il tempo di recupero è quindi effettivamente zero!

Ma cosa succede se anche raddoppiando la tensione logica V(L) non si ottiene una tensione sufficiente per azionare la bobina ed è necessario un'alimentazione più elevata?

La figura 3 affronta questo problema con alcuni accorgimenti descritti in una precedente idea progettuale: pilotare i totem pole CMOS con segnali logici, accoppiamento CA e porte collegate a terra.

Figura 3 Spostamento di livello Q4, R1 e R2 vengono aggiunti per accogliere (++)V > V(L.)