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在电子控制设备中，螺线管和继电器消耗大量的功率。一般地，激活继电器和螺线管时所用的电流比维持在工作状态所需的最小电流大3－10倍。因此，在螺线管和继电器被切换到工作状态后，减小驱动器的工作电流将减小功耗和热负载。本文所提供的技术将大量地减小器件工作状态时的功率耗散。
该电路利用一个运放来构成一个恒流槽，用一个晶体管驱动螺线管(图1)。按照如下的方式来选择参考电压，即在螺线管被激活后的几十毫秒内，电流下降并保持在一个数值，此值比维持螺线管在工作状态所需的最小值略高一点(保留一个适度的安全余量)。
该电路设计用于工作在12V电源的螺线管。该螺线管激活时需要大约800 mA的电流，而维持激活状态则只需要不到100 mA。激活指令输入信号将正电源电压连接到LM324 中的比较器的放大输入端(pin 3)。激活后，比较器输出(LM324的pin 1)将电路中电流槽部分(LM324的一部分)的参考点(pin 10)置到高电平。这样，就像一般电路一样，将晶体管(TIP120)驱动至饱和状态。
在由R1-C1时间常数所预定的时间后，电流槽的参考点被置到稳态值，该值的大小由RB/RA比和电流传感电阻(1Ω)来确定。于是，该电路像正常电路一样激活螺线管(驱动电流为760mA)，而后来转到降低工作电流模式(140mA)。
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| 图1：这个智能螺线管驱动器电路能在器件保持导通的状态下显著减少功耗。 |
所测的该电路的用于螺线管的电流波形图如图2所示。降低的螺线管工作状态电流减小了功耗。与正常电路不同的是，驱动晶体管和晶体管发射极电阻将消耗额外的电流。不过，电路总的功耗还是大大降低了。
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| 图2：螺线管的电流波形。 |
在螺线管中的功耗按照电流的平方率(P=I2R)减小，而在驱动晶体管中额外功耗中的主要部分则遵循线性关系：P=VI。对于一个工作在12V，吸收800mA电流的螺线管，所计算得到的标准电路和该电路(包括螺线管功耗，驱动晶体管功耗和电流传感电阻的功耗)的总功耗比螺线管激活时的功耗低至10倍(图3)。
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| 图3：螺线管在标准电路和智能驱动器电路中的导通状态功耗对比。 |
该电路可以很容易地用来驱动工作在其他不同电压上的继电器或螺线管。考虑到驱动晶体管中增加的额外功耗，应该使用一个散热器。
作者S.V. Nakhe是位于印度Indore的Center of Advanced Science的科技官员。他曾获得印度Shivaji大学Sangli,Walchand学院工程学士学位，并在印度班加罗尔的印度科学院获得工程硕士学位。
作者：S.V. Nakhe，Center of Advanced Science
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