电路选项探讨继电器驱动器的问题和解决方案！

　　继电器通常使用光耦合器驱动，光耦合器在模拟和数字接地之间提供隔离，以确保继电器线圈中的开关电流不会影响数字电路的噪声容限。为了通过基于总线的背板驱动大量继电器，板载复杂可编程逻辑器件（CPLD）/FPGA为I/O板提供接口和诊断。

　　基极电流由光耦合器控制的ULN2803达林顿晶体管驱动继电器。为了最大限度地降低CPLD的功耗，其输出连接到光耦合器的阴极，而阳极通过限流电阻连接到+5 V。

　　在典型的基于背板总线的系统中，+5 V和+24 V分别用于为数字逻辑和继电器线圈供电。当我们在继电器线圈供电之前独立关闭数字电路电源时，问题就开始了。在图1电路中，CPLD必须输出逻辑“1”（+5 V），以确保继电器关闭。当数字电源关闭时，电源开始衰减，时间常数取决于负载。

　　1.成熟的继电器驱动电路使用光耦合器隔离低压数字控制信号电路（左）和继电器作为负载（右）之间的接地和噪声耦合。达林顿晶体管提供足够的电流增益来激励继电器线圈。

　　当+5 V达到2.5 V时，CPLD输出变为逻辑零，导致光耦合器将达林顿晶体管打开。这反过来又为继电器注入了活力。当电源衰减至+1.2 V时，它会关闭光耦合器，进而使继电器断电。由于电源排序不当，继电器的这种间歇性通电可能会导致关键应用出现问题。

　　例如，继电器可能正在驱动安全阀，电源关闭会导致安全阀启动或停用，从而导致关键过程干扰。上电期间也会发生类似的事件，当+5 V的上升速度低于+24 V时。

　　图2中的蓝色和粉色线分别代表+5 V和继电器的常开（NO）触点。通电的持续时间与+2.5 V至+1.2 V转换之间的时间直接相关，之后继电器将永久断电。

　　2.上电/关断时序问题导致继电器间歇性通电/断电，如这些波形所示（蓝色为+5 V;粉红色为继电器的常开触点）。

　　必须不惜一切代价避免这种不良情况，特别是当继电器驱动安全系统时。对工厂现有系统进行设计更改的建议将产生严重的财务影响。缓解此问题的最简单方法是确保在上电和断电条件下正确上电排序

　　3.增加电源监控IC可确保正确的顺序，以消除间歇性继电器操作。

　　策略是通过中间逻辑（背负板）向继电器线圈提供询问电压，而不是直接从+24 V电源提供。该电路由功率监视器IC、晶体管和外部继电器组成。正常工作期间，当+5 V稳定时，晶体管Q1导通，继电器通电，+24 V通过外部继电器的触点供电。

　　电源监控IC持续监控电源线。在断电瞬态期间，当电压低于4.63 V时，晶体管关断。这反过来又使继电器断电，然后迅速切断供应给继电器线圈的电源。

　　由于+24 V电源瞬时断开，继电器不会经历任何间歇性开关。同样，在上电条件下，电源监控IC在+5 V达到稳定电压后200 ms产生高电平有效输出。这反过来又打开晶体管和后续继电器，继电器线圈恢复从I/O板的电源。

　　因此，在上电和关断瞬态期间，该电路最大限度地减少了I/O板的间歇继电器通电。唯一的设计考虑因素是选择外部继电器触点额定值，必须选择最大负载。.

　　该电路解决了功率监控器IC的高卡故障或短路模式晶体管故障。功率监控器IC的卡低故障和晶体管的开路模式故障将导致杂散跳闸，这是安全的，在许多关键系统中是可以容忍的（图4）。图5分别显示了上电和关机的相关波形。

　　4.为了实现高可靠性，冗余逻辑方法提供了额外的保证层，因为它可以防止标准故障模式的负面影响。

　　先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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