Transistor Relé Driver Circuit med formel og beregninger

I denne artikkelen vil vi grundig studere en transistor relé driverkrets og lære å designe konfigurasjonen ved å beregne parametrene gjennom formler.

Betydningen av stafett

Reléer er en av de viktigste komponentene i elektroniske kretser. Spesielt i kretser der høyeffektoverføring eller vekselstrømbelastning er involvert, spiller reléer den viktigste rollen for å implementere operasjonene.

Her vil vi lære hvordan du korrekt betjener et relé ved hjelp av en transistor og bruker designet i elektronisk system for å bytte en tilkoblet last uten problemer.

For en grundig studie om hvordan et stafett fungerer kan du lese denne artikkelen

Et relé, som vi alle vet, er en elektromekanisk enhet som brukes i form av en bryter.

Det er ansvarlig for å bytte en ekstern belastning som er koblet til kontaktene som svar på en relativt mindre elektrisk kraft påført over en tilhørende spole.

I utgangspunktet er spolen viklet over en jernkjerne, når en liten DC påføres spolen, aktiveres den og oppfører seg som en elektromagnet.

En fjærbelastet kontaktmekanisme plassert i nærheten av spolen reagerer umiddelbart og blir tiltrukket mot den energiserte spolens elektromagnetkraft. I løpet kobler kontakten et av parene sammen og kobler fra et komplementært par tilknyttet det.

Omvendt skjer når DC slås AV til spolen og kontaktene går tilbake til sin opprinnelige posisjon, og kobler det forrige settet med komplementære kontakter, og syklusen kan gjentas så mange ganger som mulig.

En elektronisk krets vil normalt trenge en relédriver som bruker et transistorkretstrinn for å konvertere den likestrømsomkoblingsutgangen med lav effekt til en høystrømstrømbryterutgang.

Imidlertid kan lavnivåsignalene fra et elektronisk som kan være avledet fra et IC-trinn eller et lavstrømstransistortrinn være ganske ute av stand til å kjøre et relé direkte. Fordi et relé krever relativt høyere strømmer som normalt ikke er tilgjengelig fra en IC-kilde eller et lavstrømstransistortrinn.

For å overvinne ovennevnte problem, blir et relékontrolltrinn avgjørende for alle elektroniske kretser som trenger denne tjenesten.

En relédriver er bare et ekstra transistortrinn festet med reléet som må betjenes. Transistoren brukes typisk og utelukkende for å betjene reléet som svar på kommandoene mottatt fra forrige kontrolltrinn.

Kretsdiagram

Med henvisning til kretsdiagrammet ovenfor ser vi at konfigurasjonen bare involverer en transistor, en basismotstand og reléet med en tilbakekoblingsdiode.

Imidlertid er det noen kompleksiteter som må avgjøres før designet kan brukes til de nødvendige funksjonene:

Siden basissentralen til transistoren er den viktigste kilden for å kontrollere reléoperasjonene, må den beregnes perfekt for optimale resultater.

Basemotstandsverdien id som er direkte proporsjonal med strømmen over transistorens kollektor / emitterledninger, eller med andre ord, reléspolestrømmen, som er kollektorbelastningen til transistoren, blir en av hovedfaktorene og påvirker direkte verdien av basismotstanden til transistoren.

Beregningsformel

Den grunnleggende formelen for beregning av basismotstanden til transistoren er gitt av uttrykket:

R = (Us - 0.6) hFE / reléspolestrøm,

• Hvor R = basismotstanden til transistoren,
• Us = Kilde eller utløserspenningen til basemotstanden,
• hFE = Fremoverstrømforsterkning av transistoren,

Det siste uttrykket som er 'reléstrømmen' kan bli funnet ved å løse følgende Ohms lov:

I = Us / R, hvor jeg er den nødvendige reléstrømmen, Us er forsyningsspenningen til reléet.

Praktisk anvendelse

Reléspolemotstanden kan enkelt identifiseres ved hjelp av et multimeter.

Us vil også være en kjent parameter.

Anta at forsyningen Us er = 12 V, så er spolemotstanden 400 ohm

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

Også Hfe for en hvilken som helst standard lavsignaltransistor kan antas å være rundt 150.

Bruk av ovennevnte verdier i den faktiske ligningen vi får,

R = (Ub - 0,6) × Hfe ÷ Reléstrøm

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

= 57 000 ohm eller 57 K, den nærmeste verdien er 56 K.

Dioden som er koblet over reléspolen, er imidlertid ikke relatert til beregningen ovenfor, men den kan fortsatt ikke ignoreres.

Dioden sørger for at den omvendte EMF generert fra reléspolen blir kortsluttet gjennom den, og ikke dumpet i transistoren. Uten denne dioden ville den bakre EMF prøve å finne en sti gjennom transistorens kollektoremitter og i løpet av løpet ødelegge transistoren permanent, i løpet av sekunder.

Relédriverkrets ved hjelp av PNP BJT

En transistor fungerer best som en bryter når den er koblet til en vanlig emitterkonfigurasjon, noe som betyr at emitteren til BJT alltid må være koblet direkte med en jordlinje. Her refererer 'bakken' til den negative linjen for en NPN og den positive linjen for en PNP BJT.

Hvis en NPN brukes i kretsen, må belastningen kobles til samleren, som gjør at den kan slås PÅ / AV ved å slå den negative linjen PÅ / AV. Dette er allerede forklart i diskusjonene ovenfor.

Hvis du vil slå den positive linjen PÅ / AV, må du i så fall bruke en PNP BJT for å kjøre reléet. Her kan reléet kobles over den negative linjen til forsyningen og samleren til PNP. Se figuren nedenfor for den nøyaktige konfigurasjonen.

Imidlertid vil en PNP trenge en negativ trigger på basen for utløsningen, så hvis du ønsker å implementere systemet med en positiv trigger, kan det hende du må bruke en kombinasjon av både NPN og PNP BJT som vist i følgende figur:

Hvis du har noen spesifikke spørsmål angående konseptet ovenfor, er du velkommen til å uttrykke dem gjennom kommentarene for å få raske svar.

Strømsparerrelédriver

Normalt er forsyningsspenningen for å betjene et relé dimensjonert for å sikre at reléet trekkes inn optimalt. Imidlertid er den nødvendige holdespenningen vanligvis mye lavere.

Dette er vanligvis ikke engang halvparten av inntrekksspenningen. Som et resultat kan flertallet av reléer fungere uten problemer selv ved denne reduserte spenningen, men bare når det er sikret at den første aktiveringsspenningen er tilstrekkelig høy for inntrekkingen.

Kretsen som presenteres nedenfor kan være ideell for reléer som er spesifisert for å arbeide med 100 mA eller lavere, og ved forsyningsspenning under 25 V. Ved å bruke denne kretsen er to fordeler sikret: først og fremst reléfunksjonene som bruker vesentlig lav strøm med 50% mindre enn nominell forsyningsspenning, og strøm redusert til rundt 1/4 av den faktiske karakteren til reléet! For det andre kan reléer med høyere spenningsgrad brukes med lavere forsyningsområder. (For eksempel et 9 V-relé som kreves for å operere med 5 V fra en TTL-forsyning).

Kretsen kan sees koblet til en forsyningsspenning som er i stand til å holde reléet perfekt. I løpet av tiden S1 er åpen, blir C1 ladet via R2 opp til forsyningsspenningen. R1 er koblet til + -terminalen og T1 forblir slått AV. I det øyeblikket S1 er presed, blir T1-basen koblet til forsyning vanlig gjennom R1, slik at den slås PÅ og driver reléet.

Den positive terminalen til C1 kobles til felles grunn gjennom bryteren S1. Tatt i betraktning at denne kondensatoren opprinnelig var ladet til forsyningsspenningen, blir dens terminal på dette tidspunktet negativ. Spenningen over reléspolen når derfor to ganger mer enn forsyningsspenningen, og dette trekker inn reléet. Bryter S1 kan absolutt erstattes med en hvilken som helst generell transistor som kan slås på eller av etter behov.