SCM1502A 繼電器節(jié)電控制芯片
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特點(diǎn)：
● 實(shí)時(shí)檢測(cè)輸入電壓，可精確設(shè)置繼電器動(dòng)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(jì)更簡(jiǎn)單
● 自帶模擬抖頻，輕松解決 EMI 問(wèn)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(shí)
● 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(dòng)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(dòng)，以便在滿足繼電器動(dòng)作條件下，快速響應(yīng)。此外，SCM1502A 還能控制繼電器線圈實(shí)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(jì)，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(huì)激活快速關(guān)斷功能，讓繼電器的快速斷開(kāi)，以減少 SCM1502A 對(duì)繼電器斷開(kāi)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(shuō)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(dāng) VCC 電壓被充 電到啟動(dòng)閾值 VVCC_ON時(shí)，控制器開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且 LDO 電路會(huì)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(huì)穩(wěn)定在 5.2V。
GT（驅(qū)動(dòng)輸出端）：輸出平均頻率為 23.9kHz 的方波信號(hào)，在吸合階段，為了確保吸合，允許出現(xiàn) 100%的占空比，但進(jìn)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(dòng)，即每 6ms 內(nèi)頻率在±6.5%的范圍內(nèi)抖動(dòng)。
VSS（接地）：信號(hào)參考地。
CSH（吸合電流檢測(cè)）：大電流檢測(cè)引腳，只在吸合階段控制 GT 引腳輸出的方波信號(hào)的占空比，即當(dāng) CSH 引腳電壓大于 0.6V 時(shí)，GT 引腳輸出低電平。
CSL（吸持電流檢測(cè)）：小電流檢測(cè)引腳，只在吸持階段控制 GT 引腳輸出的方波信號(hào)的占空比，即當(dāng) CSL 引腳電壓大于 0.3V 時(shí)，GT 引腳輸出低電平。
VT(輸入電壓檢測(cè))：外接分壓器采樣輸入電壓，當(dāng) VT<0.6V 時(shí)，計(jì)時(shí) 0.5ms，若 VT 仍小于 0.6V，則進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；此時(shí)只有當(dāng) VT>0.8V，才能退出輸入 欠壓保護(hù)狀態(tài)。
FO（快速關(guān)斷管驅(qū)動(dòng)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(hào)的第一個(gè)上升沿出現(xiàn)后，VCSL還不是很大時(shí)，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(dǎo)通電阻。在吸持階段，若控制器進(jìn)入輸入欠壓保護(hù)，則 FO 會(huì)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(jìn)而減小繼電器觸頭彈開(kāi)的延時(shí)，詳 見(jiàn)“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(fēng)，正常工作溫度范圍內(nèi)測(cè)得（除非另有說(shuō)明）。
注：若超出“最大額定值”表內(nèi)列出的應(yīng)力值，可能會(huì)對(duì)器件造成永久損壞。長(zhǎng)時(shí)間工作在極限額定條件下，器件的可靠性有可能會(huì)受到影響。所有電壓值都是以大地(GND)為參考基準(zhǔn)。 電流是指定端子的正輸入，負(fù)輸出。
推薦工作參數(shù)
若無(wú)特殊說(shuō)明，下列參數(shù)都是在常溫常壓，不密封環(huán)境下測(cè)試得到的。
引腳封裝：
內(nèi)部框圖：
引腳描述：
引腳說(shuō)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(dāng) VCC 電壓被充 電到啟動(dòng)閾值 VVCC_ON時(shí)，控制器開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且 LDO 電路會(huì)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(huì)穩(wěn)定在 5.2V。
GT（驅(qū)動(dòng)輸出端）：輸出平均頻率為 23.9kHz 的方波信號(hào)，在吸合階段，為了確保吸合，允許出現(xiàn) 100%的占空比，但進(jìn)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(dòng)，即每 6ms 內(nèi)頻率在±6.5%的范圍內(nèi)抖動(dòng)。
VSS（接地）：信號(hào)參考地。
CSH（吸合電流檢測(cè)）：大電流檢測(cè)引腳，只在吸合階段控制 GT 引腳輸出的方波信號(hào)的占空比，即當(dāng) CSH 引腳電壓大于 0.6V 時(shí)，GT 引腳輸出低電平。
CSL（吸持電流檢測(cè)）：小電流檢測(cè)引腳，只在吸持階段控制 GT 引腳輸出的方波信號(hào)的占空比，即當(dāng) CSL 引腳電壓大于 0.3V 時(shí)，GT 引腳輸出低電平。
VT(輸入電壓檢測(cè))：外接分壓器采樣輸入電壓，當(dāng) VT<0.6V 時(shí)，計(jì)時(shí) 0.5ms，若 VT 仍小于 0.6V，則進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；此時(shí)只有當(dāng) VT>0.8V，才能退出輸入 欠壓保護(hù)狀態(tài)。
FO（快速關(guān)斷管驅(qū)動(dòng)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(hào)的第一個(gè)上升沿出現(xiàn)后，VCSL還不是很大時(shí)，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(dǎo)通電阻。在吸持階段，若控制器進(jìn) 入輸入欠壓保護(hù)，則 FO 會(huì)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(jìn)而減小繼電器觸頭彈開(kāi)的延時(shí)，詳見(jiàn)“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(fēng)，正常工作溫度范圍內(nèi)測(cè)得（除非另有說(shuō)明）。
注：若超出“最大額定值”表內(nèi)列出的應(yīng)力值，可能會(huì)對(duì)器件造成永久損壞。長(zhǎng)時(shí)間工作在極限額定條件下，器件的可靠性有可能會(huì)受到影響。所有電壓值都是以大地(GND)為參考基準(zhǔn)。 電流是指定端子的正輸入，負(fù)輸出。
推薦工作參數(shù)
若無(wú)特殊說(shuō)明，下列參數(shù)都是在常溫常壓，不密封環(huán)境下測(cè)試得到的。
電學(xué)特性
若無(wú)特殊說(shuō)明，下列參數(shù)都是在常溫常壓，不密封環(huán)境下測(cè)試得到的。
| 符號(hào) | 對(duì)應(yīng) 參數(shù) | 測(cè)試 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | ||
| ISTART | 啟動(dòng) 電流 | VVIN=20V 從 VCC 引腳流出來(lái)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(dòng) 信號(hào) | 輸出點(diǎn) | VCC 引腳電壓 | VVT=2V | 2.925 | 3.9 | 4.875 | V |
| VVCC_OFF | 關(guān)斷點(diǎn) | 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(fù)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(dòng)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(shí) | 73.53 | 85.7 | 99.48 | ms | |||
| FSW | 平均開(kāi)關(guān)頻率 | VVIN=20V，正常工作 | 21.31 | 23.9 | 26.05 | kHz | ||
| FSK | 頻率抖動(dòng) | 與平均頻率相比， 峰-峰值抖動(dòng)， T=27℃ | -- | ±6.5 | -- | % | ||
| TR | 上升 | 時(shí)間 | GT 引腳 1nF 負(fù)載電容下的驅(qū)動(dòng) | 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(dǎo)通時(shí)間 | VVIN=20V，VVT=2V， VCSL=1.0V | 357.5 | 550 | 742.5 | ns | ||
| TD_STOP | 關(guān)斷檢測(cè)延時(shí) | 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(shí)間，即快速關(guān)斷時(shí)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(dòng)作電壓（VVT_ON）VS 溫度
圖 4 VCC 啟動(dòng)電流（ISTART）VS 溫度
功能應(yīng)用
圖 5 啟動(dòng)過(guò)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(dòng)時(shí)的工作原理見(jiàn)啟動(dòng)過(guò)程的工作原理圖。芯片啟動(dòng)后，GT 會(huì)輸出高電平，這時(shí) FO 也會(huì)持續(xù)輸出一個(gè)電流驅(qū)動(dòng) MOS 管 TR1。 FO 給 MOS 管 TR1 的柵極充電，電流 IFO_ON 的路徑如下：當(dāng) MOS 管 TR2 導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)O 引腳就會(huì)通過(guò) 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(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)O 引腳都會(huì)給 C4 充電。所以在吸合階段和吸持階段，MOS 管 TR1 都是長(zhǎng)通的。
（2）圖 6，由于正常工作時(shí) MOS 管 TR1 長(zhǎng)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(dǎo)通時(shí)，繼電器線圈被勵(lì) 磁，線圈電流增大，電流路徑如 I1；TR2 關(guān)斷時(shí)，繼電器線圈通過(guò)二極管 D3 去磁，線圈電流減小。芯片通過(guò) CSH 和 CSL 腳來(lái)檢測(cè)繼電器線圈的電流， 實(shí)時(shí)調(diào)整占空比，來(lái)調(diào)整線圈電流的大小。
（3）圖 7，在關(guān)斷階段，見(jiàn)關(guān)斷階段電路原理圖。MOS 管 TR2 不導(dǎo)通，同時(shí) FO 會(huì)抽電容 C4 的電流，抽電流 IFO_OFF 的路徑如下：通過(guò) MOS 管 TR2 的體二極管、MOS 管 TR1 來(lái)抽 C4 的電流。這時(shí) 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(dǎo)通閾值電壓，VDZ為穩(wěn)壓二極管 DZ 的穩(wěn)壓值。這時(shí)繼電器線圈的去磁電壓變大，線圈電流衰減得很快，最終達(dá)到快速關(guān)斷的效果。
評(píng)論