简析继电器驱动电路的保护设计

在开始选择继电器驱动的时候，习惯性选择现有的集成芯片，比如NUD3126和NUD3124，没有仔细想过为什么要选用它们，是否可以选择分立的三极管或者达林顿管。这里做一些分析和补充。
 
第一个因素是继电器的热开启问题
 
我们知道继电器要成功开启，特别是高温下是需要一定的电流的，由于高温的影响，电阻增大，使得需要的启动电压也上升了，因此一般可以得到温度和电压的图，如图所示：

达林顿管的饱和电压要比普通的三极管高一些。

我们采用这样的设计将使得反接保护二极管的电压和达灵顿的饱和电压一起产生压降，在高温下，继电器可能无法吸合

因此RELAY供应商往往不推荐使用这样的设计，如图所示：

 

不觉得上面这个设计比前面一个设计好多少，不过如果这样设计的话，问题可以解决一部分。
 
驱动电路的保护问题
 
感性负载固有关断有瞬态电压的问题，这个屡次经过计算，加二极管续流的问题是以继电器本身的寿命为代价的，这并不合算。如果不加续流二极管，则需要考虑这部分能量怎么泻放的问题

后三种方案可选择，不过稳压管最便宜，但是速度较慢。
 
三极管为什么会坏？
 
三极管的软击穿
 
对于集电极电压超过V（BR）CEO而引起的击穿，只要外电路限制击穿后的电流，管子就不会损坏，待集电极电压减小到小于V（BR）CEO后，管子也就恢复到正常工作，因此这种击穿是可逆的，不是破坏性的。
 
三极管的二次击穿
 
如果上述击穿后，电流不加限制，就会出现集电极电压迅速减小，集电极电流迅速增大的现象，通常将这种现象称为二次击穿。发生二次击穿的过程是：结面某些薄弱点上电流密度增大，引起这些局部点的温度升高，从而使局部点上电流密度更大，温度更高，如此反复作用，最后导致过热点的晶体熔化，相应在集射极间形成低阻通道，导致vCE下降，iC剧增，结果是功率管尚未发烫就已损坏。因此二次击穿是不可逆的，是破坏性的。可见，二次击穿是在高压低电流时发生的，相应的功率称为二次击穿耐量。
 
最后一个问题是反接保护的问题
 
这是一个讨厌的问题，二极管的问题是压降，如果使用PMOS或者NMOS呢，COIL的反电压容易对PMOS产生影响，因此请大家慎重选择反接保护电路。