FAN3240/FAN3241 智能双线圈继电器驱动芯片全面解析

在电子设备中，继电器驱动芯片是实现电路控制和切换的关键组件。今天我们要深入探讨的是 FAN3240/FAN3241 智能双线圈继电器驱动芯片，它在智能电表、能源发电与分配、建筑和家庭控制以及工业双线圈继电器驱动等领域有着广泛的应用。

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芯片概述

FAN3240/FAN3241 属于 FAN324x 系列，是专为驱动双线圈极化锁存继电器而设计的双高电流继电器驱动芯片。这些继电器常用于智能电子电表和太阳能逆变器应用中，用于连接和断开电源。该芯片具有诸多出色的特性，使其在同类产品中脱颖而出。

特性亮点

1. 宽工作电压范围：芯片的工作电压范围为 8V 至 60V，可与 12V、24V 或 48V 继电器配合使用，具有很强的通用性。
2. 强大的直流电流：无需外部开关，就能产生强大的直流电流，以突破焊接触点，确保继电器的可靠动作。
3. 集成线性稳压器：适用于隔离或非隔离电表电源设计，为系统提供稳定的电源。
4. 精确的输入滤波和保护：具备精确的输入滤波时间和 XOR 输入保护功能，可有效防止噪声干扰和误操作。
5. 灵活的输出模式：提供两种输出操作模式，可跟随输入宽度或采用最大值，满足不同应用需求。
6. 多种逻辑输入信号：支持 3.3V 或 5V 方波逻辑输入信号使能引脚，增强了操作的灵活性。
7. 内部热关断保护：在芯片温度过高时自动关断，保护芯片免受损坏。
8. 宽温度范围：额定环境温度范围为 -40°C 至 +105°C，可适应恶劣的工作环境。

技术参数

订购信息

产品型号	最小输入时间	最大脉冲宽度	封装形式	包装方法	卷轴数量
FAN3240TMX	15 ms	150 ms	SOIC - 8	卷带包装	2,500
FAN3241TMX	1 ms	30 ms	SOIC - 8	卷带包装	2,500

热特性

封装形式	ΘJL	ΘJT	ΘJA	ΨJB	ΨJT	单位
8 引脚小外形集成电路（SOIC）	40	31	89	43	3.0	°C/W

绝对最大额定值

符号	参数	最小值	最大值	单位
VS	VS 到 GND	-0.3	70.0	V
V5VB	5VB 到 GND	-0.3	6.0	V
VEN	EN 到 GND	GND - 0.3	6.0	V
VIN	IN1 和 IN2 到 GND	GND - 0.3	6.0	V
VOUT	OUT1 和 OUT2 到 GND	GND - 0.3	VS + 0.3	V
TL	引脚焊接温度（10 秒）		+260	ºC
TJ	结温	-55	+125	ºC
TSTG	存储温度	-65	+150	ºC

推荐工作条件

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位
VS	输出电源电压范围	8		60	V
VEN	使能电压 EN	0	3.3 至 5.0	5.5	V
VIN	输入电压 IN1, IN2	0	3.3 至 5.0	5.5	V
CVS	VS 引脚旁路电容		1		µF
C5VB	5VB 引脚旁路电容	100	220		nF
TA	工作环境温度	-40		+105	ºC

引脚定义

引脚	名称	引脚描述
1	EN	两个通道的使能输入。将引脚拉低可禁止驱动器操作，该输入具有精确的阈值和比较器输入级。
2	5VB	内部 5V 稳压器的 5V 旁路引脚，为 IC 控制电路提供电源。
3	IN1	驱动器通道 1 的输入，具有 TTL 阈值。
4	IN2	驱动器通道 2 的输入，具有 TTL 阈值。
5	OUT2	继电器驱动输出 2，开漏输出。除非存在所需的有效输入且 VS 高于欠压锁定（UVLO）阈值，否则为高阻抗。
6	GND	接地，输入和输出电路的公共接地参考。
7	OUT1	继电器驱动输出 1，开漏输出。除非存在所需的有效输入且 VS 高于 UVLO 阈值，否则为高阻抗。
8	VS	电源电压，为设备提供电源，通常连接到设备驱动的继电器的偏置电压。

工作原理

继电器工作原理

极化、双稳态、锁存继电器通常使用两个线圈，一个用于将继电器触点从断开位置移动到闭合位置，另一个用于将触点从闭合位置移动到断开位置。为了实现机械运动，继电器线圈需要在特定时间间隔内通电。一旦触点改变位置，应从继电器绕组上移除电压。

芯片功能实现

FAN324x 系列继电器驱动芯片旨在减少组件数量和电路板空间，同时提高系统的可靠性和驱动继电器线圈的电路的抗噪能力。它提供了输入信号限定、防止两个继电器线圈同时激活、最大驱动脉冲持续时间限制等基本功能，还能监测继电器偏置电压、提供驱动器使能输入和 IC 热保护。

功能描述

电源供电（VS 引脚）

FAN324x 设备通过 VS 引脚由单个电压源供电，该电压源应与为继电器供电的电源相同。在电源启动时，芯片从 VS 引脚接收偏置电压，当 VS 引脚电压上升到足够高时，内部 5V 偏置稳压器开始工作，为芯片内部电路提供偏置。当 VS 电压超过 UVLO 开启阈值时，设备开始正常工作；当 VS 电压低于 UVLO 关闭阈值时，设备停止工作。

内部偏置稳压器（5VB 引脚）

芯片的内部偏置发生器是一个输出为 5V 的低压差线性稳压器，能够以最小的开销进行调节，输出的 5V 电压可用于为外部电路供电。为了保证稳压器的稳定运行，建议在 5VB 和 GND 引脚附近连接一个至少 100nF 的优质高频陶瓷电容。

使能操作（EN 引脚）

使能（EN）输入是一个电平敏感输入，在正常操作中是 FAN324x 最主要的输入。使能引脚必须高于输入阈值才能产生输出脉冲并为继电器线圈通电。为了避免因潜在噪声导致的误操作，使能信号在连接到比较器的非反相输入之前会经过一个低通滤波器。此外，EN 输入还可用于监测系统中的其他重要电压水平。

输入信号处理（IN1 和 IN2 引脚）

FAN324x 具有两个驱动通道，分别用于闭合和打开继电器触点。输入引脚 IN1 和 IN2 采用边缘敏感输入，只有当输入引脚检测到从低到高的转换时，才会确认输入命令。芯片还具备输入限定功能，只有持续时间超过限定时间（tQUAL）的输入脉冲才会被视为有效命令。此外，芯片还提供了额外的输入保护功能，如抑制无效输入引脚的噪声、防止重叠命令的执行以及 XOR 输入保护等。

继电器驱动输出（OUT1 和 OUT2 引脚）

继电器通过 FAN324x 的专用驱动输出进行驱动，这些输出采用开漏配置的单片 MOSFET 功率器件，能够处理为继电器线圈通电所需的电压和驱动电流。为了防止输出持续导通导致功率过大，芯片的保护逻辑电路限制了输出的最大导通时间，即 tMAX 参数。

操作模式

FAN324x 系列继电器驱动芯片的一些操作方面可以通过工厂可配置参数进行调整，包括限定时间（tQUAL）、最大输出脉冲宽度（tMAX）和输出模式。输出模式有两种：(t{OUT}=t{IN}{MAX})，即输出脉冲持续时间复制输入脉冲的长度；(t{OUT}=t_{MAX})，即输出在固定的 tMAX 时间间隔内保持导通。

应用信息

典型应用电路

FAN324x 芯片可显著提高系统的可靠性，提供多种保护功能，减少组件数量并简化继电器驱动电路。典型的继电器驱动应用中，输入可直接由任何产生 TTL 兼容逻辑信号的信号源驱动，使能引脚（EN）若不使用应连接到 5VB 引脚，5VB 引脚需连接一个优质高频电容进行旁路，VS 引脚附近应放置一个 1µF 的陶瓷电容进行本地旁路。输出需要使用两个钳位二极管来保护输出器件免受感应尖峰的影响。

隔离应用

在某些情况下，可能需要将实际继电器驱动的电源系统与控制电子设备的电源电压完全分离。FAN324x 继电器驱动芯片可以通过在命令信号路径中插入光耦合器来实现隔离继电器驱动。需要注意的是，光耦合器可能会反转控制信号，因此可以采用负逻辑或调整光耦合器的连接方式来解决这个问题。

布局和连接指南

为了确保芯片的正常工作，在布局和连接时应遵循以下原则：将高电流输出和电源接地路径与逻辑和使能输入信号以及信号接地路径分开；将驱动器尽可能靠近负载，以减少高电流走线的长度；最小化继电器电流回路。

总结

FAN3240/FAN3241 智能双线圈继电器驱动芯片凭借其丰富的特性、灵活的操作模式和完善的保护功能，为智能电表、能源管理、工业控制等领域的继电器驱动应用提供了可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择芯片的配置参数，并遵循布局和连接指南，以确保系统的性能和可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。