hobbylab.jp 部品トランジスタ関係 2SC1815 継電器ドライバー

リレー(Ry1)の選定－
このため接点の耐圧と通過電流はAC125(V)0.5(A)およびDC24(V)0.1(A)が必要なため手持ちのリレーの中からオムロンのG5V-2-H1を選んだ。 G5Vには普通型が有るが消費電力が大きくそのため発熱が大きいので、今回は高感度型のＨ１シリーズを選定した。
－G5V-2-H1の主な仕様－

項目	G5V-2-H1	G5V-2
定格電圧(V)	12	12
定格電流(mA)	12.5	41.7
コイル抵抗(Ω)	960	288
消費電力(mW)	150	500
動作電圧	75%以下	75%以下
復帰電圧	5%以上	5%以上
定格負荷	AC125(V) 0.5(A) DC30(V) 2(A)	AC125(V) 0.5(A) DC24(V) 1(A)

－バイパスダイオード(D1)の選定－
手持ちで大量に持っているダイオード逆電圧耐圧100(V)順方向電流0.2(A)の特性を持った１Ｎ４１４８を使用する事にした。
このダイオードの分類はスイッチングダイオードになっている。

－トランジスタ(Q1)の選定－
これも手持ちで大量に持っているトランジスタで使用電圧、電流も範囲に入っているので、２ＳＣ１８１５を使用する事にした。
特性は下記の通り
－2SC18151の主な仕様－

項目	内　容
VCBO(V)	60
VEBO(V)	5
IC(mA)	150
PC(mW)	400
ICBO(uA)	0.1
hFE	70~700 VCE6(V) IC2(mA)

なお事前に２個の２ＳＣ１８１５のhFEを測定したところ、415,416でした
この他に２ＳＣ１８１５互換のＳＳ８０５０と言うトランジスタも有るので忘れなければ動作確認をしたいと思う。

3.トランジスタの設計

回路の設計!
と言ってもＲＡとＲＢしかありませんが設計しようと思います。
トランジスタのベースに信号を与える物は3.3(V)駆動のマイクロコンピュータESP-WROOM-02と言うものです。
I/Oピンの最大電流は10(mA)程度のため、リレーをダイレクトに駆動は出来ません。
このため、2SC1815でリレーをドライブします。
２ＳＣ１８１５のベース電流ＩＢは hFEを100として
ＩＢ＝リレーの電流12.5(mA) ／ hFE 100 ＝125(uA)
ＲＡ＝（３．３－０．６５）×１,０００,０００／１２５＝２１．２(ｋΩ)
以上からＲＡを２０(kΩ)とする。
ＲＢについては復帰時の電荷をＧＮＤに流すための物で、ＲＡの10倍２００(kΩ)を抵抗値とする。

4.設計値の確認

設計値の確認－
下記回路でＩＢ電流とリレーに流れる電流の確認を行った結果を下表に示します。
IBに電流を流した計測器はYOKOGAWAのCA100です。

ベース電流 (uA)	エミッター電流 (mA)	備　　考
0.0	0.00
1.0	0.28
2.0	0.58
3.0	0.86
4.0	1.16
5.0	1.46
10.0	2.94
14.0	4.33	リレー復帰
20.0	5.84
22.0	6.71	リレー動作
30.0	8.35
40.0	9.22
50.0	9.24
100.0	9.28

IB=40(uA)以上で飽和しているので設計値は3倍程度となっているので必ず動作する事になる。

－実動作確認－
入力に3.3(V)を入れた時のIBは131(uA)でおおよそ計算の値となった。
また電源電圧10(V)の時にリレーのコイル電流（IE)は9.31(mA)だった。