三种降低继电器线圈正常工作电压的方法

在工控领域继电器是十分常用的一种电子元器件。在很多继电器的应用中，有时在继电器吸合后需要降低继电器线圈两端的电压。本文分享一些常用的方法。

1、应用1----降低连续工作时线圈功耗

以图1所示继电器线圈规格为例。由图1可知继电器线圈存在电阻，在吸合后线圈会有一定的功耗。在某些特殊应用中如果使用的继电器数量较多，装置的整机功耗将会非常大。为此需要使用一种可以在使用时降低线圈电压（保持电压）的继电器。继电器工作时，施加线圈100%额定电压100ms（视继电器动作时间定）以上确保继电器吸合，通过降低线圈保持电压的方法来降低功耗如图2所示。

图1 继电器线圈直流特性

图2

2、应用2----降低连续工作时线圈温升

继电器的动作时间是具有离散性的，并且随线圈两端电压不同而不同，如图3所示：在100%额定电压下动作时间为5--6ms左右。有一些特殊应用比如要求继电器动作时间要控制在5ms以内，我们此时还不想选择成本更高动作时间更快的继电器，那么我们就需要增加继电器线圈两端的电压。

图3 动作恢复时间

但继电器线圈两端的电压并不是可以随便增加的，如图1所示：该型继电器在常温20℃时最大可以施加130%的额定电压。原因是继电器线圈通电发热会引起线圈温升，如图4所示。继电器线圈的温度超过使用温度（该型继电器线圈使用温度为-40℃--+70℃）后会损坏线圈间的绝缘材料。如图4，例如当工作环境温度为50℃，施加130%额定电压时，此时线圈温度为50℃+30℃=80℃，已经超出了线圈的使用温度。

图4 继电器温升

为此：我们需要在启动继电器时增加线圈两端电压以加快动作时间，在可靠吸合后降低线圈电压以保证线圈温升要求。

3、降低继电器线圈正常工作电压的方法

（1）PWM开关控制模式

继电器线圈施加130%或100%额定电压，使用MOS-FET作为继电器线圈与电源之间的开关，在启动继电器时以100%占空比导通MOS-FET，确保继电器可靠吸合。继电器达到稳定后（大于吸合时间），通过固定的占空比（例如50%或70%）控制MOS-FET导通-关断，以降低继电器线圈两端的等效电压。

图6 PWM开关控制模式

（2）RC电路驱动模式
继电器施加130%或100%额定电压，在继电器吸合时：通过电容C为继电器线圈提供一个较大的短时的启动电流，当电容电荷下降后（此时继电器已经吸合），通过电阻R给继电器线圈持续提供保持电流。由于电阻R和继电器线圈电阻为串联关系，R起到分压作用，使继电器线圈两端电压降低。

图4 RC电路驱动模式

（3）开关电路驱动模式

继电器施加130%或100%额定电压，继电器启动时：先使开关SW2导通，在线圈两端施加满值电压；确保继电器可靠吸合后（大于吸合时间），SW1先导通，SW2再断开，此时利用电阻R分压来降低线圈两端电压。

图5 SWITCH电路驱动模式

　　审核编辑：汤梓红