SCM1502A 繼電器節(jié)電控制芯片
特點:
● 實時檢測輸入電壓,可精確設(shè)置繼電器動作電壓
● 可在 2.5:1 的寬輸入電壓范圍工作
● 吸合電流與吸持電流可分別設(shè)置,繼電器線圈設(shè)計更簡單
● 自帶模擬抖頻,輕松解決 EMI 問題
● 工作電壓范圍 7~40V,滿足絕大部分繼電器應(yīng)用要求
● 具有快速關(guān)斷功能,減少繼電器關(guān)斷延時
● 從輸入取電,節(jié)省輔助電源
應(yīng)用范圍:
● 各種繼電器節(jié)電改造
封裝:
功能描述:
SCM1502A 是一款繼電器節(jié)電控制器,可以減少繼電器的吸合與吸持功耗。 SCM1502A 內(nèi)置啟動電路,可以在輸入電壓 7V~40V 輸入電壓范圍內(nèi),以大于 8mA 的充電電流完成控制器的快速啟動,以便在滿足繼電器動作條件下,快速響應(yīng)。此外,SCM1502A 還能控制繼電器線圈實現(xiàn)大電流吸合與小電流吸持的切換,其吸合和吸持電流大小可自主設(shè)計,便于不同繼電器的 應(yīng)用。并且在小電流吸持階段,發(fā)生輸入欠壓或用戶不使能的情況,控制器會激活快速關(guān)斷功能,讓繼電器的快速斷開,以減少 SCM1502A 對繼電器斷開性能的影響。
典型應(yīng)用電路:
功能曲線:
引腳封裝:
內(nèi)部框圖:
引腳描述:
引腳說明:
VCC(Bypass 端):控制器的旁路電容端口,外接 bypass 電容 CVCC。上電后,內(nèi)置的 LDO 電路給電容 CVCC 充電,VCC 電壓上升。當 VCC 電壓被充 電到啟動閾值 VVCC_ON時,控制器開始輸出驅(qū)動信號,并且 LDO 電路會持續(xù)工作,最終維持 VCC=5.2V。
VIN(輸入):控制器的電源供電端口,可接 40V 以下的直流輸入電壓。該直流輸入電壓,經(jīng) VIN 內(nèi)部的 LDO 電路降壓輸出至 VCC 引腳,VCC 引腳電 壓最終會穩(wěn)定在 5.2V。
GT(驅(qū)動輸出端):輸出平均頻率為 23.9kHz 的方波信號,在吸合階段,為了確保吸合,允許出現(xiàn) 100%的占空比,但進入吸持階段后,控制器限制最大 占空比為 75%,并在吸合和吸持階段,方波頻率有周期性的抖動,即每 6ms 內(nèi)頻率在±6.5%的范圍內(nèi)抖動。
VSS(接地):信號參考地。
CSH(吸合電流檢測):大電流檢測引腳,只在吸合階段控制 GT 引腳輸出的方波信號的占空比,即當 CSH 引腳電壓大于 0.6V 時,GT 引腳輸出低電平。
CSL(吸持電流檢測):小電流檢測引腳,只在吸持階段控制 GT 引腳輸出的方波信號的占空比,即當 CSL 引腳電壓大于 0.3V 時,GT 引腳輸出低電平。
VT(輸入電壓檢測):外接分壓器采樣輸入電壓,當 VT<0.6V 時,計時 0.5ms,若 VT 仍小于 0.6V,則進入保護狀態(tài);此時只有當 VT>0.8V,才能退出輸入 欠壓保護狀態(tài)。
FO(快速關(guān)斷管驅(qū)動輸出):在正常工作模式下,只要 GT 引腳輸出高電平,則 VFO=VVCC-0.6-VCSL。為了能夠?qū)?FO 引腳充電至最大值,需要在 GT 引 腳信號的第一個上升沿出現(xiàn)后,VCSL還不是很大時,將 VFO充電至 VVCC-0.6,這樣才能最大程度的降低快速關(guān)斷管的導通電阻。在吸持階段,若控制器進入輸入欠壓保護,則 FO 會抽取 1.45mA 的電流,使得快速關(guān)斷管 TR1 工作在亞閾值區(qū),電感的消磁電流斜率變大,進而減小繼電器觸頭彈開的延時,詳 見“快速關(guān)斷”小節(jié)。
極限額定值
下列數(shù)據(jù)是在自然通風,正常工作溫度范圍內(nèi)測得(除非另有說明)。
注:若超出“最大額定值”表內(nèi)列出的應(yīng)力值,可能會對器件造成永久損壞。長時間工作在極限額定條件下,器件的可靠性有可能會受到影響。所有電壓值都是以大地(GND)為參考基準。 電流是指定端子的正輸入,負輸出。
推薦工作參數(shù)
若無特殊說明,下列參數(shù)都是在常溫常壓,不密封環(huán)境下測試得到的。
引腳封裝:
內(nèi)部框圖:
引腳描述:
引腳說明:
VCC(Bypass 端):控制器的旁路電容端口,外接 bypass 電容 CVCC。上電后,內(nèi)置的 LDO 電路給電容 CVCC充電,VCC 電壓上升。當 VCC 電壓被充 電到啟動閾值 VVCC_ON時,控制器開始輸出驅(qū)動信號,并且 LDO 電路會持續(xù)工作,最終維持 VCC=5.2V。
VIN(輸入):控制器的電源供電端口,可接 40V 以下的直流輸入電壓。該直流輸入電壓,經(jīng) VIN 內(nèi)部的 LDO 電路降壓輸出至 VCC 引腳,VCC 引腳電 壓最終會穩(wěn)定在 5.2V。
GT(驅(qū)動輸出端):輸出平均頻率為 23.9kHz 的方波信號,在吸合階段,為了確保吸合,允許出現(xiàn) 100%的占空比,但進入吸持階段后,控制器限制最大 占空比為 75%,并在吸合和吸持階段,方波頻率有周期性的抖動,即每 6ms 內(nèi)頻率在±6.5%的范圍內(nèi)抖動。
VSS(接地):信號參考地。
CSH(吸合電流檢測):大電流檢測引腳,只在吸合階段控制 GT 引腳輸出的方波信號的占空比,即當 CSH 引腳電壓大于 0.6V 時,GT 引腳輸出低電平。
CSL(吸持電流檢測):小電流檢測引腳,只在吸持階段控制 GT 引腳輸出的方波信號的占空比,即當 CSL 引腳電壓大于 0.3V 時,GT 引腳輸出低電平。
VT(輸入電壓檢測):外接分壓器采樣輸入電壓,當 VT<0.6V 時,計時 0.5ms,若 VT 仍小于 0.6V,則進入保護狀態(tài);此時只有當 VT>0.8V,才能退出輸入 欠壓保護狀態(tài)。
FO(快速關(guān)斷管驅(qū)動輸出):在正常工作模式下,只要 GT 引腳輸出高電平,則 VFO=VVCC-0.6-VCSL。為了能夠?qū)?FO 引腳充電至最大值,需要在 GT 引 腳信號的第一個上升沿出現(xiàn)后,VCSL還不是很大時,將 VFO充電至 VVCC-0.6,這樣才能最大程度的降低快速關(guān)斷管的導通電阻。在吸持階段,若控制器進 入輸入欠壓保護,則 FO 會抽取 1.45mA 的電流,使得快速關(guān)斷管 TR1 工作在亞閾值區(qū),電感的消磁電流斜率變大,進而減小繼電器觸頭彈開的延時,詳見“快速關(guān)斷”小節(jié)。
極限額定值
下列數(shù)據(jù)是在自然通風,正常工作溫度范圍內(nèi)測得(除非另有說明)。
注:若超出“最大額定值”表內(nèi)列出的應(yīng)力值,可能會對器件造成永久損壞。長時間工作在極限額定條件下,器件的可靠性有可能會受到影響。所有電壓值都是以大地(GND)為參考基準。 電流是指定端子的正輸入,負輸出。
推薦工作參數(shù)
若無特殊說明,下列參數(shù)都是在常溫常壓,不密封環(huán)境下測試得到的。
電學特性
若無特殊說明,下列參數(shù)都是在常溫常壓,不密封環(huán)境下測試得到的。
符號 | 對應(yīng) 參數(shù) | 測試 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | ||
ISTART | 啟動 電流 | VVIN=20V 從 VCC 引腳流出來的電流 | 8 | 18 | -- | mA | ||
VLK_VIN | VIN 引腳漏電流 | VVIN=20V,VVCC=5.6V | -- | 10 | uA | |||
VVCC_ON | 驅(qū)動 信號 | 輸出點 | VCC 引腳電壓 | VVT=2V | 2.925 | 3.9 | 4.875 | V |
VVCC_OFF | 關(guān)斷點 | 2.475 | 3.3 | 4.125 | ||||
VVCC_HD | VCC 自供電維持電壓 | VVIN=20V | 4.997 | 5.26 | 5.523 | |||
VFO_STATE | 吸合,吸持階段,F(xiàn)O 電壓 | VVIN=20V,VVT=2V | 4 | 5 | 5.5 | |||
IFO_LK | FO 漏電流 | VVCC=5V,VVT=2V, VFO=30V | -- | 10 | uA | |||
ISTART_OFF | VT 引腳欠壓,VIN 偏置電流 | VVIN=20V,VVT=0V | -- | 220 | -- | |||
IVIN_RUN | 吸持階段,GT 引腳 1nF 負載電容下的 VIN 引腳工作電流 | VVIN=20V,VVT=2V, VCSL=1.0V | 570 | |||||
VVT_ON | VT 引腳繼電器 | 動作 | 電壓 | VVIN=20V | 0.76 | 0.8 | 0.84 | V |
VVT_OFF | 關(guān)斷 | 0.57 | 0.6 | 0.63 | ||||
TD_CHANGE | 吸合與吸持的模式切換延時 | 73.53 | 85.7 | 99.48 | ms | |||
FSW | 平均開關(guān)頻率 | VVIN=20V,正常工作 | 21.31 | 23.9 | 26.05 | kHz | ||
FSK | 頻率抖動 | 與平均頻率相比, 峰-峰值抖動, T=27℃ | -- | ±6.5 | -- | % | ||
TR | 上升 | 時間 | GT 引腳 1nF 負載電容下的驅(qū)動 | VVIN=20V,GT 接 1nF 電容 | 150 | ns | ||
TF | 下降 | VVIN=20V,GT 接 1nF 電容 | 45 | |||||
Dmax | 吸持狀態(tài)最大占空比 | VVIN=20V | 71.25 | 75 | 78.75 | % | ||
VCSHT | CSH 引腳吸合 | VVIN=20V,吸合階段 | 0.57 | 0.6 | 0.6 | V | ||
VCSLT | CSL 引腳吸持 | 電流比較閾值 | VVIN=20V,吸持階段 | 0.285 | 0.3 | 0.315 | ||
TON_MIN | 最小導通時間 | VVIN=20V,VVT=2V, VCSL=1.0V | 357.5 | 550 | 742.5 | ns | ||
TD_STOP | 關(guān)斷檢測延時 | VVIN=20V | -- | 500 | -- | us | ||
IFO_S | FO 引腳拉電流 | VVIN=20V,VVT=0V | 1.02 | 1.45 | 1.89 | mA | ||
TFO_S | FO 引腳拉電流時間,即快速關(guān)斷時間 | VVIN=20V,VVT=0V | 73.53 | 85.7 | 99.48 | ms |
典型曲線
圖1 VT 引腳繼電器關(guān)斷電壓(VVT_OFF)VS 溫度或吸合電流閾值電壓(VCSHT)VS 溫度
圖2 吸持電流閾值電壓(VCSLT)VS 溫度
圖3 VT 引腳繼電器動作電壓(VVT_ON)VS 溫度
圖 4 VCC 啟動電流(ISTART)VS 溫度
功能應(yīng)用
圖 5 啟動過程電路原理圖
圖 6 吸合階段與吸持階段等效電路
圖 7 關(guān)斷階段電路原理圖
(1)圖 5,芯片啟動時的工作原理見啟動過程的工作原理圖。芯片啟動后,GT 會輸出高電平,這時 FO 也會持續(xù)輸出一個電流驅(qū)動 MOS 管 TR1。 FO 給 MOS 管 TR1 的柵極充電,電流 IFO_ON 的路徑如下:當 MOS 管 TR2 導通時,F(xiàn)O 引腳就會通過 MOS 管 TR1 的體二極管和 MOS 管 TR2 這條路徑 給電容 C4 充電,每次 MOS 管 TR2 導通時,F(xiàn)O 引腳都會給 C4 充電。所以在吸合階段和吸持階段,MOS 管 TR1 都是長通的。
(2)圖 6,由于正常工作時 MOS 管 TR1 長通,主功率電路就可以等效為吸合階段與吸持階段等效電路。在 MOS 管 TR2 導通時,繼電器線圈被勵 磁,線圈電流增大,電流路徑如 I1;TR2 關(guān)斷時,繼電器線圈通過二極管 D3 去磁,線圈電流減小。芯片通過 CSH 和 CSL 腳來檢測繼電器線圈的電流, 實時調(diào)整占空比,來調(diào)整線圈電流的大小。
(3)圖 7,在關(guān)斷階段,見關(guān)斷階段電路原理圖。MOS 管 TR2 不導通,同時 FO 會抽電容 C4 的電流,抽電流 IFO_OFF 的路徑如下:通過 MOS 管 TR2 的體二極管、MOS 管 TR1 來抽 C4 的電流。這時 MOS 管 TR1 工作在亞閾值狀態(tài),MOS 管 TR1 的漏端電壓比較大,電壓值為 VTH+VDZ,其中 VTH 為 TR1 的導通閾值電壓,VDZ為穩(wěn)壓二極管 DZ 的穩(wěn)壓值。這時繼電器線圈的去磁電壓變大,線圈電流衰減得很快,最終達到快速關(guān)斷的效果。
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