릴레이 및 솔레노이드 드라이버 회로는 지속 전력을 보존하기 위해 공급 전압을 두 배로 늘립니다.

릴레이와 솔레노이드에 대한 일반적으로 받아들여지는 사실은 작동 상태로 구동된 후에는 코일 전압의 절반만 필요하고 따라서 코일 전력의 1/4만 필요하여 안정적으로 유지할 수 있다는 것입니다. 결과적으로 전체 초기 작동 전압을 지속적으로 적용하여 단순히 유지하는 솔레노이드나 릴레이 드라이버는 작업에 필요한 전력의 4배를 낭비하는 것입니다.

이 문제에 대한 가장 간단하고 저렴한 (부분적) 해결책은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 C1이 작동하고 전류 절반 R1이 유지된 후 Toff 동안 C1이 R1을 통해 방전되는 기본 구동 회로입니다.

하지만 "간단하고 저렴함"의 경우와 마찬가지로 그림 1의 솔루션은 비용과 복잡성에 시달립니다.

R1은 유지 전류를 절반으로 줄이는 데 성공했지만, 동시에 소모되는 전력은 코일과 동일합니다. 결과적으로 총 유지 전력은 구동 전력의 ?가 아니라 ?이므로 이론적인 전력 절감의 절반만 실제로 실현됩니다.

드라이버가 꺼지면 다음 작동 펄스 전에 긴 회복 지연을 부과하여 C1이 R1을 통해 방전할 수 있는 충분한 시간을 확보해야 합니다. 그렇지 않으면 다음 작동 펄스의 진폭이 부족하여 실패할 수 있습니다. 작동 중에 C1이 R1과 Rm의 병렬 조합을 통해 충전되지만 Toff 중에는 R1만을 통해 방전된다는 사실로 인해 이 효과가 악화됩니다. 이로 인해 회복에 작동보다 두 배 더 오랜 시간이 걸립니다.

그림 2는 이 디자인 아이디어의 주제인, 덜 단순하고 저렴하지만 성능이 더 뛰어난 솔루션을 보여줍니다.

그림 2 Q1과 Q2는 C와 협력하여 작동을 위해 V(L)을 두 배로 늘리고, Q2와 D2는 유지한 다음, Q3는 C를 R을 통해 빠르게 방전하여 다음 사이클을 위해 빠르게 회복합니다.

작동은 입력단에서 양의 펄스로 시작하며, Q1이 켜지면 코일 하단이 -V(L)로 구동되고, Q2가 켜지면 코일 상단이 +V(L)로 구동됩니다. 따라서 코일에 2V(L)이 발생하여 안정적인 작동이 보장됩니다. C의 충전이 완료되면 쇼트키 다이오드 D2가 Q1의 도통을 이어받습니다. 이로 인해 유지 전압이 작동 전압(-)으로 낮아지고, 따라서 유지 전력이 -로 떨어집니다.

사이클이 끝나고 들어오는 신호가 V(0)으로 돌아오면 Q3가 켜지고 D2와 R을 통해 C의 빠른 방전이 시작됩니다. 사실, 릴레이나 솔레노이드가 드롭아웃하는 데 필요한 시간보다 짧은 시간 안에 복구를 완료하도록 쉽게 조정할 수 있습니다. 그러면 명시적인 사이클 간 지연이 필요 없고 복구 시간은 효과적으로 XNUMX입니다!

하지만 V(L) 논리 레일을 두 배로 늘려도 코일을 구동하기에 충분한 전압이 생성되지 않고 더 높은 공급 레일이 필요한 경우에는 어떻게 해야 할까요?

그림 3은 이전의 설계 아이디어에서 설명한 몇 가지 요령을 사용하여 해당 문제를 해결합니다. 즉, 논리 신호, AC 결합 및 접지 게이트를 사용하여 CMOS 토템 폴을 구동합니다.

그림 3 레벨 이동 Q4, R1 및 R2가 추가되어 (++)V > V(L.)을 수용합니다.