リレー・ドライバ解説: 機能、設計、実用回路応用

リレー・ドライバは、多数の電子回路や電気デバイスで遭遇する電子部品です。さまざまなリレータイプは、主に商用AC負荷の切り替えや高電力伝送回路に大きな利益をもたらします。それだけでなく、安価で実用的であり、初心者でも簡単に使用できます。

今日は、シンプルなリレー・ドライバ回路を構築するシンプルな方法を学びます。

リレー・ドライバとは？

簡単に言うと、リレーは電気的に動作するスイッチです。リレー・ドライバ回路はリレーを駆動する回路タイプであり、したがって適切な回路機能に貢献します。回路の要件と機能に応じて、リレー・スイッチが開いたり閉じたりします。

DRIVEの動作原理

動作原理

以下のポイントを通じて、リレー・ドライバの動作原理を理解しましょう。

• リレー構造は、枢軸を中心に妨げられずに動くばね付き接点とコイルで構成されます。
• 中央極により、リレー・コイルが電圧を受け取ると、N/C接点（常時閉）に接続されます。この接続は、リレー・コイルが極鉄を引き付ける電磁力を持つために起こります。
• その後、リレー・コイルをOFFにすると、中央極は常時開（N/O）端子から切り離されます。その後、N/Cスイッチ接点端子に接続され、デフォルトの接点位置になります。

一般的に、リレー・ドライバのOFF/ON操作は、N/CとN/Oを交互に切り替えます。これは主にリレー・コイルの状態に依存します。

リレー・ドライバ回路の計算式設計

以下の式は、トランジスタのベース抵抗を計算するための公式を示します。

R = (Us – 0.6) hFE / リレー・コイル電流

ここで、

• Rはトランジスタのベース抵抗、
• Usはベース抵抗へのトリガ電圧/ソース、
• hFEは順方向電流利得です。

別のオームの法則公式を使用してリレー電流を求めます：I = Us/R。ここで、

• I = 必要なリレー電流
• Us = 電源電圧

リレー・ドライバ回路の構築方法

リレー・ドライブ回路に関するいくつかのポイント：

• 低電力リレーには2N4401を使用。
• ベース電流を減らす場合や高電力リレーには、ダーリントンドライバが理想的な選択。
• 複数のリレーや負荷を駆動する場合は、ULN2003が適しています。
• CMOSロジックによるリレー駆動には、エンハンスメントモードMOSFETが適合します。

リレー・ドライバのピン配置

リレー・ドライバ回路のピン構成はメーカーによって異なります。したがって、正確な情報についてはデータシートを確認することをお勧めします。

しかし一般的に、ほとんどの場合は以下の配置になります：

• NO = リレー・コイルが励磁されると、コモン端子に接続され、常時開状態を維持します。
• NC = リレー・コイルが非励磁になると、コモン端子に接触します。常時接続されています。
• 第3の接点ピンは中央極です。

ACリレー・ドライバ回路

リレー・ドライバ回路はAC電源で動作します。そのため、過渡サプレッサと、リレーの定格に見合った十分なAC電圧のみが必要です。

電圧スパイク除去にダイオードを使用する代わりに、半サイクルを交互に切り替えるために使用します。また、機能的な過渡電圧サプレッサを作成するためにダイオードを逆並列に接続することはしません。代わりに、RC直列ネットワークを使用し、それをコイルと並列に固定します。さらに、抵抗が放電を調整し、コンデンサが過剰電荷を吸収します。

準備に必要な部品

• 0.05µFコンデンサ
• AC電圧源
• ACリレー
• 100Ω抵抗

注意： 壁面コンセントから直接供給されるAC電力は、感電を防ぐために細心の注意を払って取り扱ってください。

回路図

以下の図は、ACリレー・ドライバ回路の組み立て後の最終形です。

ACリレーに、その定格のAC電圧を供給するだけです。例えば、定格リレー電圧が110VACの場合、AC電源から110Vが必要です。

直列の抵抗とコンデンサが、過渡電圧サプレッサとして電圧スパイクを抑制します。したがって、その側の回路がリレー・ドライバとして動作します。最後に、リレーが十分な電力を受け取ると、瞬時に接続負荷に電力を供給してオンになります。

DCリレー・ドライバ回路

DCリレー回路では、ドライブの開閉時に電圧スパイクを除去するためにツェナーダイオードなどのコンポーネントを使用します。つまり、ダイオードが過渡電圧サプレッサとして機能します。リレー・コイルはインダクタとして機能します。

準備する部品

• ツェナーダイオード
• DC電圧源/ DC電源（壁面アダプタ電源、バッテリーなど）

• 定格DC電圧値を持つDCリレー

回路図

今日使用するリレーは9V定格です。したがって、9ボルトのDC電圧源が抵抗への給電に適しています。また、逆バイアスされたツェナーダイオードをドライブと並列に配置します。このようにすると、電圧が特定の閾値に達すると、回路が余分な電力をグラウンドに分流します。逆に、ブレークダウン電圧に達すると、導通して電流を流します。

最終的に、十分な電力があると、リレーが閉じて出力負荷を駆動します。

NPNトランジスタを使用したリレー・スイッチ回路の構築

リレー・ドライバ回路の電子プロジェクトでは、MOSFETとNPNトランジスタを主なスイッチングデバイスとしてよく使用します。トランジスタは、さまざまな入力ソースからリレー・コイルのDCスイッチング（OFF/ON）制御を迅速に提供できるためです。

必要な部品

• 抵抗 – 1K
• コンデンサ – 470µF
• NPNトランジスタ – BC 548
• LEDインジケータ
• IN4007ダイオード

回路図

リレー・ドライバの利点と応用

リレー・ドライバの利点には以下が含まれます：

• 第一に、安価で一般的に入手しやすいNPNドライバ・トランジスタを使用します。
• 部品点数が少ないです。
• さらに、低電圧ロジック回路とリレー・エコノミー機能に簡単にインターフェースできます。
• また、業界標準技術で製造されています。
• さらに、ULN2003ドライバなど、複数のインターフェースオプションがあります。
• 最後に、リレー電力をより高い非調整電圧で供給できます。これにより、電圧レギュレータへの負荷が軽減されます。

応用例：

• ヒーター
• モーター
• ランプ

結論

総じて、リレー・ドライバ回路は、電子システムで接続負荷を容易に切り替えるのに役立ちます。単一信号で複数のコースを制御する必要があるときに、ドライバを主に適用します。また、1つの低電力信号で1つの回路を制御するためにリレーを使用することもできます。したがって、リレー回路を自分で作る方法を知っておくことは、業務にとって命綱となり得ます。私たちが提供した例が広く役立つはずです。

それでも、リレー・ドライバ回路についてご質問があれば、お気軽にお問い合わせください。