Transistor Relay Driver Circuit med formel og beregninger

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





I denne artikel vil vi grundigt undersøge et transistorrelæ-driverkredsløb og lære at designe dens konfiguration ved at beregne parametrene gennem formler.

Betydningen af ​​relæ

Relæer er en af ​​de vigtigste komponenter i elektroniske kredsløb. Især i kredsløb, hvor høj effektoverførsel eller vekselstrømsbelastning er involveret, spiller relæer den største rolle i gennemførelsen af ​​operationerne.



Her lærer vi, hvordan man korrekt betjener et relæ ved hjælp af en transistor og anvender designet i det elektroniske system til at skifte en tilsluttet belastning uden problemer.


For en grundig undersøgelse af, hvordan et relæ fungerer læs venligst denne artikel




Et relæ, som vi alle ved, er en elektromekanisk enhed, der bruges i form af en switch.

Det er ansvarligt for at skifte en ekstern belastning, der er forbundet til dens kontakter som reaktion på en relativt mindre elektrisk effekt, der påføres over en tilhørende spole.

Dybest set er spolen viklet over en jernkerne, når en lille DC påføres spolen, aktiveres den og opfører sig som en elektromagnet.

En fjederbelastet kontaktmekanisme, der er placeret tæt på spolen, reagerer straks og tiltrækkes mod den strømførende spolelektromagnetkraft. I løbet forbinder kontakten et af sit par sammen og afbryder et komplementært par, der er knyttet til det.

Det omvendte sker, når jævnstrømmen slukkes for spolen, og kontakterne vender tilbage til sin oprindelige position, og forbinder det tidligere sæt komplementære kontakter, og cyklussen kan gentages så mange gange som muligt.

Et elektronisk kredsløb har normalt brug for en relædriver, der bruger et transistorkredsløb for at konvertere det DC-skifteudgang med lav effekt til et AC-skifteudgang med høj effekt.

Imidlertid kan lavniveausignaler fra en elektronik, der kan stamme fra et IC-trin eller et lavstrømstransistortrin, være ret ude af stand til at køre et relæ direkte. Fordi et relæ kræver relativt højere strømme, som normalt ikke er tilgængelige fra en IC-kilde eller et lavstrømstransistortrin.

For at overvinde ovennævnte problem bliver et relækontroltrin bydende nødvendigt for alle elektroniske kredsløb, der har brug for denne service.

En relædriver er intet andet end et ekstra transistortrin fastgjort til relæet, som skal betjenes. Transistoren anvendes typisk og udelukkende til at betjene relæet som reaktion på de kommandoer, der er modtaget fra det foregående kontroltrin.

Kredsløbsdiagram

Transistor Relay Driver Circuit med formel og beregninger

Under henvisning til ovenstående kredsløbsdiagram ser vi, at konfigurationen kun involverer en transistor, en basismodstand og relæet med en flyback-diode.

Der er dog et par kompleksiteter, der skal løses, før designet kan bruges til de krævede funktioner:

Da basisspændingen til transistoren er den vigtigste kilde til styring af relæoperationerne, skal den beregnes perfekt for optimale resultater.

Basismodstandsværdien id, der er direkte proportional med strømmen over transistorens kollektor / emitterledninger eller med andre ord, relæspolestrømmen, som er transistorens kollektorbelastning, bliver en af ​​hovedfaktorerne og påvirker direkte værdien af transistorens basismodstand.

Beregningsformel

Den grundlæggende formel til beregning af transistorens basismodstand er givet ved udtrykket:

R = (Us - 0,6) hFE / relæspolestrøm,

  • Hvor R = transistorens basismodstand,
  • Us = Kilde eller udløserspændingen til basismodstanden,
  • hFE = Fremadgående forstærkning af transistoren,

Det sidste udtryk, der er 'relæstrømmen', kan findes ved at løse følgende Ohms lov:

I = Us / R, hvor jeg er den krævede relæstrøm, Us er forsyningsspændingen til relæet.

Praktisk ansøgning

Relæspolens modstand kan let identificeres ved hjælp af et multimeter.

Us vil også være en kendt parameter.

Antag, at forsyningen Us er = 12 V, så er spolemodstanden 400 ohm

Relæstrøm I = 12/400 = 0,03 eller 30 mA.

Også Hfe for enhver standard lavsignaltransistor kan antages at være omkring 150.

Anvendelse af ovenstående værdier i den aktuelle ligning, vi får,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Relæstrøm

R = (12 - 0,6) 150 / 0,03

= 57.000 ohm eller 57 K, den nærmeste værdi er 56 K.

Dioden, der er forbundet over relæspolen, er dog ikke på nogen måde relateret til ovenstående beregning, den kan stadig ikke ignoreres.

Dioden sørger for, at den omvendte EMF, der genereres fra relæspolen, kortsluttes gennem den og ikke dumpes i transistoren. Uden denne diode ville den bageste EMF forsøge at finde en sti gennem transistorens kollektoremitter og undervejs beskadige transistoren permanent inden for få sekunder.

Relædriver kredsløb ved hjælp af PNP BJT

En transistor fungerer bedst som en switch, når den er forbundet med en fælles emitterkonfiguration, hvilket betyder, at BJT-emitteren altid skal forbindes direkte med en 'jord' linje. Her refererer 'jorden' til den negative linje for en NPN og den positive linje for en PNP BJT.

Hvis der bruges en NPN i kredsløbet, skal belastningen forbindes med samleren, hvilket gør det muligt at tænde / slukke for den ved at tænde / slukke for den negative linje. Dette er allerede forklaret i ovenstående diskussioner.

Hvis du ønsker at tænde / slukke for den positive linje, skal du i så fald bruge en PNP BJT til at køre relæet. Her kan relæet forbindes på tværs af forsyningens negative linje og PNP-samleren. Se figuren nedenfor for den nøjagtige konfiguration.

PNP-relædriver kredsløb

Imidlertid har en PNP brug for en negativ trigger i bunden for udløsningen, så hvis du ønsker at implementere systemet med en positiv trigger, skal du muligvis bruge en kombination af både NPN og PNP BJT'er som vist i følgende figur:

Hvis du har nogen specifik forespørgsel angående ovenstående koncept, er du velkommen til at udtrykke dem gennem kommentarerne for at få hurtige svar.

Strømbesparende relædriver

Normalt er forsyningsspændingen for et betjening af et relæ dimensioneret for at sikre, at relæet trækkes ind optimalt. Den krævede holdespænding er dog typisk meget lavere.

Dette er normalt ikke engang halvdelen af ​​pull-in spændingen. Som et resultat kan de fleste relæer arbejde uden problemer selv ved denne reducerede spænding, men kun når det er sikret, at ved den første aktiveringsspænding tilstrækkelig høj til pull-in.

Nedenstående kredsløb kan være ideel til relæer, der er specificeret til at arbejde med 100 mA eller lavere, og ved forsyningsspænding under 25 V. Ved at bruge dette kredsløb er to fordele sikret: først og fremmest relæfunktionerne, der bruger væsentligt lav strøm ved 50% mindre end den nominelle forsyningsspænding og strøm reduceret til omkring 1/4 af relæets aktuelle rating! For det andet kan relæer med højere spændingsgrad bruges med lavere forsyningsområder. (For eksempel et 9 V-relæ, der kræves for at fungere med 5 V fra en TTL-forsyning).

betjener højspændingsrelæ med lav forsyning

Kredsløbet kan ses tilsluttet en forsyningsspænding, der er i stand til at holde relæet perfekt. I den tid S1 er åben, oplades C1 via R2 op til forsyningsspændingen. R1 er koblet til + terminalen, og T1 forbliver slukket. I det øjeblik S1 præsenteres, bliver T1-basen tilsluttet til at levere fælles gennem R1, så den tænder og driver relæet.

Den positive terminal på C1 forbinder til den fælles jord gennem kontakten S1. I betragtning af at denne kondensator oprindeligt var blevet ladet til forsyningsspændingen, bliver dens terminal på dette tidspunkt negativ. Spændingen over relæspolen når derfor to gange mere end forsyningsspændingen, og dette træk i relæet. Omskifter S1 kan bestemt erstattes af en hvilken som helst generel transistor, der kan tændes eller slukkes efter behov.




Forrige: Sådan sparer du elektricitet derhjemme - Generelle tip Næste: Hvordan man opbygger et pyro-tændingskredsløb - elektronisk pyro-tændingssystem