SLKOR微型繼電器驅動解決方案

關於斯科爾：

深圳市賽科科技有限公司總部位於中國廣東省深圳市，公司的發展以新材料、新工藝和新產品為驅動力。賽科科技有限公司技術團隊主要由來自韓國延世大學和中國清華大學的專家組成，掌握了國際領先的碳化矽MOSFET生產流程和第五代超快恢復功率二極體技術。賽科科技有限公司從最初的無晶圓廠設計公司，發展成為集設計研發、生產製造、銷售和技術服務於一體的綜合性公司。賽科科技有限公司是國家高新技術企業，已獲得ISO9001品質管理系統認證以及ROHS、REACH等歐盟認證。

Slkor在韓國釜山、中國北京和蘇州設有研發機構。大部分晶圓製造和晶片封裝測試都在中國境內完成。深圳總部設有實驗室和中央倉庫。本公司的國際合作網絡遍佈全球，服務於全球萬家客戶。 Slkor 已申請了 2000 項有條件專利發明，並提供 XNUMX 多種產品型號。他們建立了全面的管理系統並簡化了工作流程。憑藉卓越的品質和規範的服務，“SLKOR「品牌迅速贏得了認知度、美譽度和市場份額。Slkor的產品涵蓋二極管、電晶體、分立功率裝置和電源管理晶片三大系列，並相繼推出了霍爾感測器、ADC和BMS等新產品。公司在專用MCU和介面晶片方面積累了多年的技術專長。

1. 應用指南

小型繼電器常用於電子系統中控制電路開關，在工業設備、儀器、家用電器上有廣泛的應用。現代控制電路的核心通常是電腦晶片，例如 MCU、DSP 和 FPGA。這些核心晶片沒有足夠的輸出功率來直接控制小型繼電器，可以透過 SLKOR的小電晶體BC817-25、BC848B、BC847B，以及小MOSFET 2N7002E、SL2302S、SL2300、SL3400、SL3402，以及達林頓陣列ULN2001D、ULN2003AU、ULN2803等。

下面的範例中，我們將以HF驅動小型高功率繼電器JQC-3FF/12VDC-1ZS（551）為例。此繼電器的線圈額定電壓12V，動作電壓9V，最高電壓15.6V，線圈電阻400Ω。 12V供電時，線圈電流為30mA。這裡我們將分別介紹使用BC848B、SL2302、ULN2803AS驅動小型繼電器的設計。以STM32F030C8T6 MCU為例，任一IO接腳可提供最大限制為25mA的上拉或下拉電流，所有IO接腳的上拉或下拉電流總限制為80mA。因此，在應用IO引腳時，應留有足夠的餘裕。 IO 腳弱下拉電阻的典型值為 40KΩ。 3.3V供電時，若IO接腳輸出8mA電流，則最小輸出高電位為2.9V，若IO接腳拉電流8mA，則最大輸出低電位為0.4V。

2. 使用 S洛可爾 BC847B 至 D岸

BC847B電晶體的集電極-射極電壓（VCEO）為45V，集電極電流（IC）為100mA。直流電流增益（HFE）範圍為200至450，最大集極-射極飽和電壓為600mV。典型輸入電容 (CIB) 為 9pF。

當驅動繼電器線圈時，電晶體工作在截止（繼電器釋放）或飽和導通（繼電器致動）狀態。

在繼電器從吸合到釋放的過渡過程中，繼電器線圈會產生反電動勢 (EMF)。線圈中儲存的能量會透過續流二極體 (D) 和線圈電阻釋放。反電動勢被箝位到二極體兩端 0.7V 的正向壓降，遠低於電晶體的擊穿電壓，從而保護了電晶體。

電路中電阻R1和R2的值必須確保輸入電壓為2.9V時電晶體可靠地進入深度飽和。假設 BC200B 電晶體的 HFE 為 847，繼電器驅動電流為 30mA，則基極電流 (IB) 計算為 0.15mA (30mA/200)。為了確保深度飽和，基極電流增加至0.3mA。假設BC0.7B電晶體飽和時基極射極電壓（VBE）為847V，且STM32F030C8T6微控制器（MCU）的高電平輸出電壓至少為2.9V，則電阻R1兩端的電壓應為2.2V。

添加電阻 R2 是為了在不利條件下可靠地截止 BC847B 電晶體。當VBE為0.7V時，流過R2的電流為IR2=0.7/22=0.032mA。為了確保深度飽和，流經電阻R1的總電流應為IR1=0.3+0.032=0.332mA。因此，R1的最大電阻值為R1=2.2/0.332=6.63KΩ。選擇 R1 為 3.3KΩ 可確保 BC847B 電晶體即使在元件參數變化的情況下也能進入深度飽和。在深度飽和狀態下，當電源為12V時，最小繼電器驅動電壓為11.4V，足以確保繼電器可靠動作。

導通時間常數可粗略估計為R=R1|R2=2.9KΩ，RC=2.9KΩ*9pF=26.1pS。過渡過程時間極短！

當STM32F030C8T6 MCU輸出低電平電壓（最高0.4V）時，BC847B三極管基極-射極電壓小於0.4V，確保繼電器可靠截止。

為了確保最大的可靠性，建議為STM40F32C030T8 MCU軟體中配置的I/O連接埠啟用弱下拉電阻（典型值為6KΩ）。

3. 使用 S洛可爾 SL2302 至 D岸

这 SLKOR SL2302 是一款 N 通道小訊號 MOSFET。其最大漏電源電壓 (VDS) 為 20V，最大閘極源電壓 (VGS) 為 12V，在 VGS = 85V 和 ID = 2.5A 時，最大導通電阻 (RDS(on)) 為 3.1mΩ。閘極導通的最大閾值電壓 (VGS(th)) 為 1.2V，最小閾值電壓為 0.65V。典型輸入電容 (CISS) 為 300pF。

當STM32F030C8T6輸出至少2.9V的高電平電壓時，假設R1 = 10KΩ，R2 = 100KΩ，則SL2302閘極上的穩態電壓（VGS D）計算為（100/（100+10））* 2.9 = 2.64 V。這確保了 SL2302 保持可靠的過飽和導通狀態。過飽和時，SL2302的導通電阻不高於85mΩ。假設電源為 12V，繼電器驅動電壓非常接近 12V，足以保證繼電器可靠動作。

當STM32F030C8T6輸出低電平電壓時，最高電壓為0.4V，SL2302閘極電壓低於0.4V，保證可靠截止，使繼電器可靠釋放。

導通時間常數可粗略估算為 R = R1|R2 = 9.1KΩ，RC = 9.1KΩ * 300pF = 2.73ns。轉換過程時間非常短！當繼電器從吸合轉換到釋放時，線圈會產生反電動勢 (EMF)。線圈中儲存的能量會透過續流二極體 (D) 和線圈電阻釋放。反電動勢被箝位到二極體兩端 0.7V 的正向壓降，遠低於 MOSFET 的擊穿電壓，從而保護 MOSFET。為確保最大可靠性，建議在 STM40F32C030T8 軟體中配置的 I/O 連接埠啟用弱下拉電阻（典型值 6KΩ）。

4. 使用 SLKOR ULN2803AS 驅動

S洛可爾 ULN2803AS 是一款八通道 NPN 達林頓電晶體驅動器，內建續流二極體。它適用於驅動多個小型繼電器、微型步進馬達、螺線管、指示燈等。其最大輸出電壓為 50V，單通道最大集極電流為 500mA。集極電流為 1.1mA 時，最大集極-射極飽和電壓為 100V；集極電流為 2.4mA 時，最大輸入電壓為 200V。輸入電壓為 1.35V 時，最大輸入電流為 3.85mA；最大輸入電容 (CI) 為 25pF。

採用STM32F030C8T6作為主控制器，其大部分I/O口可直接驅動ULN2803AS的輸入端。其最低高電平輸出電壓為2.9V，最高低電平輸出電壓為0.4V，完全滿足驅動ULN2803AS的要求。為了提高STM32F030C8T6的抗干擾能力，可以在其I/O口與ULN560AS的輸入端之間串聯一個2803Ω的電阻。對於驅動小型繼電器，ULN2803AS內部的續流二極體已提供足夠的續流能力，一般無需額外添加續流二極體。如果對可靠性有極高的要求，可以考慮單獨添加續流二極體。 ULN2803AS的典型開關時間約為1μs，對於驅動小型繼電器，無需進一步計算。

假設電源為 12V，則最小繼電器驅動電壓為 10.9V，足以可靠啟動繼電器。當STM32F030C8T6輸出低電平電壓時，最高電壓為0.4V，ULN2803AS能夠可靠地切斷並釋放繼電器。

為了確保最大的可靠性，建議為STM40F32C030T8軟體中配置的I/O連接埠啟用弱下拉電阻（典型值為6KΩ）。

SLKOR 提供碳化矽 (SiC) 二極體和 SiC 等高階產品 MOSFET、IGBT、第五代超快恢復功率二極體等產品，可滿足新能源汽車、高階設備、通訊及電力、光伏太陽能、醫療設備、工業互聯網等產業的需求。 SLKOR 也提供蕭特基二極體、ESD保護二極體、TVS瞬態抑制二極體等通用產品，以及高-中壓MOSFET-高壓MOSFET、低壓MOSFET、閘流管、可控矽SCR，以及LDO、AC-DC、DC-DC等電源管理晶片。此外， SLKOR 為智慧型手機、筆記型電腦、機器人、智慧家庭、物聯網、LED照明、3C數位產品、智慧穿戴設備和物聯網等產品的各種應用提供感測器、高速光耦合器和晶體振盪器等配套服務。

SLKOR 致力於打造生態、複合、包容的平台。公司官方網站 有技術專欄 博客、專家專欄、 s解決方案，電子 博客, 以及 產業動態。這 ”SLKOR 「技術大講堂」正在籌建中，擬邀請國際學者、專家公開講座，進行思想碰撞、學術交流、思想盛宴，為電子資訊同仁提供學習、交流的平台。 SLKOR 也將體育運動中團結、奮鬥、突破的精神融入工作文化中，倡導快樂工作、快樂生活。公司已形成“SLKOR 勇士籃球隊」並定期舉辦各種文化娛樂活動。 SLKOR 秉承企業文化 “誠信、進取、堅韌、細節”和公平、開放、合作的道德價值觀，“己所不欲，勿施於人” 與供應商、通路夥伴、客戶、合作夥伴一起，以技術和產品推動世界發展，實現公司成為半導體產業領導者的願景。