做硬件的兄弟们肯定遇到过这种糟心事：板子上那几个继电器，用久了烫得能煎鸡蛋，电源设计得再大也不够霍霍的。咋办？其实，咱们完全不用跟死磕选型，换个思路，用PWM（脉冲宽度调制）去驱动普通的机电继电器（EMR），立马就能把线圈功耗和发热量打下去一大半。这招儿，可是能把那种老掉牙的机械开关，直接升级成“智能节能”的高大上组件。
提到PWM控制高速切换，很多人第一反应是固态继电器（SSR）。但今天我要说的这招，不是让你去买啥昂贵的固态器件，而是教你用数字信号去“改造”咱们手头那些最普通、最便宜的机电继电器。你要知道，市面上并没有什么现成的“PWM继电器”这种专用元器件，所谓的PWM驱动，其实是一种控制策略。咱们通过微控制器（MCU）或者专门的驱动器，给继电器线圈发高频脉冲信号。这么干的好处太明显了：既能享受机械继电器天然的电气隔离优势，又能把那个总是发烫的线圈给“冷”下来。
所以咱们得先搞明白一个物理常识：继电器要想动起来，也就是我们常说的“吸合”，需要较大的电流；可一旦吸上了，要想维持这个状态，根本不需要那么大的劲儿。传统的傻大黑粗做法是，从头到尾给线圈灌满额电压，这简直就是在烧钱、烧板子。聪明的做法是“看人下菜碟”。在继电器刚通电的那一小会儿，咱们给MOSFET全开的信号，也就是占空比100%，保持个大概100毫秒到500毫秒，保证衔铁“咔哒”一声牢牢吸死。
只要继电器稳稳当当地吸合了，接下来咱们立刻把信号切换成PWM模式，把占空比降下来，比如砍到50%甚至更低。这时候，线圈里的平均电流下来了，功耗自然就跟着暴跌。虽然物理上起作用的是电流，但咱们工程师习惯叫它保持电压，反正意思都一样。这个电压是啥算出来的？很简单，供电电压乘以占空比。通过调节这个占空比，咱们就能精准控制线圈产生的磁场，只要磁力够大，不让衔铁弹开就行。
这里头有个坑，咱们得避开。继电器线圈是个感性负载，通了PWM信号，电流肯定会有波动，也就是纹波。为了减少纹波，PWM频率不能太低，一般建议搞在20kHz到100kHz这个范围内。频率高了，咱们甚至可以用更低的有效电压来维持吸合。但千万记住，无论如何折腾，线圈里的电流必须始终高于保持电流的阈值，还得留点安全余量。万一电流掉到底线以下，继电器就会开始在那儿“抖”，发出嗡嗡的噪音，甚至导致触点频繁拉弧、熔焊，那板子就废了。
当然了，这事儿也不是咱们非要自己手搓代码才能实现。现在像欧姆龙推出的G2RL-1A-E-PW1，还有像德州仪器的DRV110、DRV120这种专用的PWM电流控制器，简直就是懒人神器。它们能自动管理电流，先给个大的峰值电流保证吸合，然后立马自动切换到很小的保持电流。既省去了咱们编程调试的麻烦，又能最大程度保护器件，延长寿命。
在现在电动汽车和工业设备越来越卷的时代，每一瓦特的功耗都关乎续航和成本。这招PWM驱动EMR的技术，虽然原理不复杂，但实实在在地解决了高发热和高功耗的痛点。无论是控制车上的电磁阀，还是搞定工厂里的控制面板，这招“保持电流调整”的技巧，都值得你在下次画板子的时候好好琢磨琢磨。
文章来源：EDN电子技术设计