0x01 序言

最近在做一块单板，这块板子需要更低的待机功耗与工作功耗，但是没有任何物理方式进行功率的降低。思前想后，我终于找到了这个折中的方式，从板子上的继电器(那块单板的继电器是出奇的多——上百，也是功耗高的主要原因)。查看本片文章，您需要具备的知识有：

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0x02 原理

首先，我们随便拿一个继电器作为演示。

从驱动端看过去，一个继电器就是一颗电感的一端，我们驱动继电器，其实就是在驱动一个电感线圈进行工作。每一个继电器都会有自己的额定工作电压与在额定工作电压下的工作电流。常见到的低压继电器主要是5、12、24、40、60等低压，电流在20~100mA不等，由于我们将继电器抽象为电感线圈，由于电感的特性可以得知，在电路稳态时，电感线圈的功耗最小（电阻极小），所需要的电流自然也很小。所以，可以在电感以趋于稳态时的某些时刻，对于电感线圈两端进行可靠的降低输入功率并保证其正常吸合来降低功耗。

平时使用的继电器波形为了省力，一般会采用直接驱动。也就是下面的波形

于是，只要能够制作出满足这种条件的电平，就可以完成对于电压的调制。从而降低继电器的功耗。

0x03 实现误区

从原理看起来似乎是很简单的东西，你也许会感到好奇：如果单单是积分单个波形周期内的电平值就可以降低电压，那我能不能输入一个看起来不是那么正常的波形进行一定的控压呢p>

其中，PWM电路可以使用H桥、图腾柱等电路进行实现，首推就是H桥，如果在使用大电流MOS可以获得极大的带载能力，较为适合多个继电器的驱动。而图腾柱在安全和稳定性上更胜一筹（H桥一不小心容易出现较大的问题），但是驱动能力可能远没有H桥强，可能需要多个电路才可以驱动较多的继电器。

选择输出电路则可以使用三极管、MOS管、与或门等可以选通信 的电路进行驱动，只要保证电路可以被有效的控制即可。

0x05 可能出现的意外

0x15 尖啸

你可能发现，当改成了PWM驱动的方式，我们的驱动电流的确下降了很多（为什么下降的可以仔细观察我之前的一阶非线性电感曲线），但是可能继电器会传出令人十分烦恼的高频的尖啸声（类似频率较高的蝉鸣或蟋蟀声）。

这个其实维基之类的科普已经很好了，但是在这里还是有必要提一下：**尖啸的根源在于电感线圈在继电器内并没有被可靠固定，或继电器并没有可靠固定在单板上。**因为我们使用了较高的频率通入电感线圈，电感就会产生磁场，而受制于继电器的工作环境，会产生较大的吸力以及斥力（电感线圈自身的自感电动势带来的反向磁感线导致了磁场互斥）。这种吸力–>斥力的转化速度极快，就会使空气震动发出一定的声音。这种声音一般是极高频率的，但是取决于线圈的质地、空气与继电器内部抗震器件的阻力以及在继电器内部的状态，震动会逐渐降低，声音也会逐渐衰减到人耳可以听到的啸叫声。这种情况下其实不用担心，但是考虑到对于耳朵的保护与对于继电器的保护，最好还是通过实验将频率渐渐放置在一个较为合理的位置。