การออกแบบวงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ NPN
ต้องรู้อะไรบ้างก่อน
1. ความต้านทานของ Relay , วัดค่าความต้านทานของ Relay ได้จาก Multimeter
2. ทรานซิสเตอร์ที่เราจะเลื่อกใช้
3. hfe ของ transistor ที่เราจะใช้
4. Ic max ของ transistor ที่เราจะใช้
5. แรงดัน Input ที่มาจาก Output ของวงจรก่อนหน้าอาจจะเป็น CMOS หรือ MCU
เริ่มกันเลย
1. กระแสที่ใช้ขับ Relay I = 12V / 300Ohm = 40mA
ดังนั้นเราต้องใช้ Ic ของทรานซิสเตอร์ ให้มากกว่า 40mA อาจจะ เป็น 50-100mA เผื่อไว้สำหรับ Relay ที่ค่าความต้านทานอาจจะต่ำกว่า 300Ohm เช่น 200 Ohm จะได้ขับไหว ต้องหาทรานซิสเตอร์ ที่สามารถขับกระแสได้สัก 100mA เมื่อได้ทรานซิสเตอร์ที่เราจะใช้แล้ว ทำการวัด hfe ของทราสซิสเตอร์ หามิเตอร์ตัวที่สามารถวัดได้ราคาไม่กี่ร้อยบาท ไม่ต้องเอาเปะเปะ ก็ได้
2. สมมุติว่าเราได้ทรานซิสเตอร์ที่มี hfe เท่ากับ 200 กำหนด Ic = 100mA , มาหา Ib กัน Ib = 100mA / hfe = 100mA / 200 = 500uA
3. เราต้องใช้กระแส Ib = 500uA เพื่อขับรีเลย์
4. ต่อมาเรามาหาค่าความต้านทาน R5 กันเป็นตัวต้านทานจำกำกระแสให้ ทรานซิสเตอร์
V = IR
( 12V-0.7V ) = 500uA x R5
R5 = ( 12V-0.7V ) / 500uA = 22.6K
หลาย ๆ คนอาจสงสัยว่าหลายวงจรใช้ 5K บ้าง 10K บ้าง อันนี้ก็ใช้ได้เพราะว่า การลดค่าความต้าน R5 ลงจะเป็นการเพิ่มกระแส Ib แต่ Ic เพิ่มขึ้นไม่ได้เนื่องจากถูกจำกัด
กระแสโดยความต้านทานของรีเลย์คือ 300Ohm กระไหลผ่านเต็มที่ก็แค่ 40mA
ต่อมาจะใช้ R5 ต่ำกว่านั้นได้อีกไหม ต้องดูว่าวงจรก่อนหน้านั้นให้กระแส Output ( แรงดันที่จะมาเข้า Input ของเรา ) ได้มากเท่าไหร่ เช่น Opamp output current ประมาณ 2-3mA, เราต้องคำนวณ Ib ไม่เกินนี้ ข้อควรระวังการใช้ R5 ต่ำเกินไปอาจทำให้ Opamp รับภาระกระแสที่ Output มาเกินไปทำให้เกิดควมร้อนขึ้นมีอายุการใช้งานที่ไม่นาน
ดังนั้นค่าพวก R5, transistor จะใช้ได้หลากหลายแบบขึ้นอยู่กับนักออกแบบแต่ล่ะคน ใช้ Concept ที่ต่างกันไป
ขอบคุณครับ
ธนกร โถดี