DC 부하 스위칭의 경우 전류가 20A 미만으로 유지되고 스위칭 주파수가 약 1kHz를 초과하는 경우 MOSFET을 선택하십시오.[1](PWM 모터, LED 조광), 1Hz 미만에서 30A 이상의 부하에 대해 기계식 계전기를 선택합니다.[2]또는 내장된 갈바닉 절연이-필요할 때. DC 부하 결정을 전환하기 위한 계전기 대 트랜지스터는 수명에 달려 있습니다. 100,000사이클 계전기는 약 10Hz에서 3주 이내에 고장이 납니다.[3]PWM은 MOSFET이 수십 년 동안 동일한 임무를 처리합니다.
20~30A의 경우 1~약 1000Hz[4]회색 영역, 무접점-상태 릴레이가 일반적으로 승리합니다.
이 가이드에서는 실제로 회로에 속하는 스위치를 결정하는 전류 정격, 스위칭 속도, 전압 강하, 절연, 수명, 비용 및 돌입 처리 등 7가지 요소를 분석합니다.
빠른 요약
약 1kHz 이상에서 스위칭하는 20A 미만의 DC 부하에는 MOSFET을 사용하세요.[5].
약 1Hz 미만에서 30A 이상의 부하를 주기 위해서는 기계식 계전기를 선택하세요.[6].
무접점-릴레이는 20~30A, 1~약 1000Hz에서 승리합니다.[7]회색지대.
릴레이 코일은 70-200mW를 낭비합니다. MOSFET은 배터리 구동식 설계를 절약합니다.
계전기를 MOSFET으로 교체할 때 TVS 다이오드와 게이트 드라이버를 추가하세요.
릴레이 대 트랜지스터 빠른 답변 - 60초 안에 어느 것을 선택해야 할까요?
짧은 답변:PWM 모터 제어 또는 LED 조광과 같이 약 1kHz 이상의 빠른 스위칭이 필요한 20A 미만의 DC 부하에 대해 MOSFET(트랜지스터 유형)를 선택하십시오. 1Hz 미만의 느린 사이클링으로 30A 이상의 부하에 대해 기계식 계전기를 선택하세요.[1], 또는 광커플러를 추가하지 않고 갈바닉 절연이 필요한 경우.
그레이존(20,30A, 약 1,1000Hz)의 경우[2]), 일반적으로 무접점 릴레이나 하이브리드 회로가 승리합니다.-
이는 DC 부하 전환에 대한 릴레이와 트랜지스터에 대한 60초 간의 평가입니다. 제가 모든 디자인 검토에 사용하는 결정 규칙은 다음과 같습니다.
부하 < 20A & f > 약 1kHz[3]→ MOSFET(IRLZ44N, IRF3205 또는 로직-레벨 등가물)
부하 > 30A & f < 약 1Hz[4]→ 자동차 계전기(Bosch-스타일, 40A SPDT)
Need >약 1500V[5]격리→ 릴레이 또는 광커플러-구동 SSR
배터리-및 코일 전류가 중요함→ MOSFET(릴레이 코일은 70~200mW를 지속적으로 소모합니다)
최근 약 48V에서[6]40A 릴레이를 병렬 IRFB4110 MOSFET 한 쌍으로 교체하여 프로토타입을 제작한 전자{0}}자전거 컨트롤러는 유휴 드레인을 160mA에서 2mA 미만으로 줄이고 드라이버가 불평하는 가청 클릭 현상을 제거했습니다. 절충-: TVS 다이오드와 적절한 게이트 드라이버를 추가해야 했고, 이로 인해 약 1.80달러가 추가되었습니다.[7]BOM에.
MOSFET 스위칭 뒤에 있는 반도체 물리학에 대한 더 깊은 배경을 알고 싶다면 Wikipedia의 Power MOSFET 참조 자료를 참조하여 아래의 -요소별-분석을 시작하세요.
전류 및 주파수 임계값이 포함된 스위칭 DC 부하 결정 흐름도를 위한 릴레이 및 트랜지스터
DC 스위칭을 위한 7가지 요소 결정 매트릭스
그것에 대해 토론하지 마세요. 그냥 점수를 매기세요. DC 부하 전환에 대한 릴레이 대 트랜지스터 질문은 기본적으로 실제 부하 프로필과 비교하여 이 7가지 매개변수를 비교하면 간단한 산술로 축소됩니다.
저는 약 6주 만에 40개의 자동차 릴레이를 소진한 2023년 프로젝트 이후에 이 매트릭스를 구성했습니다. 우리가 들었던 것처럼 현재 등급이 아니라 PWM 듀티 사이클이 여기서 진짜 킬러였습니다.
애플리케이션에 대해 각 요소에 1부터 5까지 점수를 매기고 구성 요소가 실제로 처리할 수 있는 것을 곱하면 솔직히 승자가 매우 빨리 분명해집니다.
| 요인 | 릴레이 점수(1–5) | MOSFET 점수(1~5) | 그것이 지배할 때 |
|---|---|---|---|
| Continuous current >30A | 5 | 3 | EV 접촉기, 윈치 모터 |
| Inrush current >10× 공칭 | 4 | 2 | 용량성 LED 어레이, 램프 부하 |
| Switching frequency >약 10Hz | 1 | 5 | PWM 모터 제어, DC-DC |
| Isolation >약 2.5kV[1] | 5 | 1 | 의료용, 전력망-연결형, 배터리 팩 |
| Duty cycle >100,000주기/년 | 1 | 5 | 사이클링 솔레노이드, 로직 스위칭 |
| Ambient >약 85도[2] | 3 | 4 | 엔진 베이, 산업용 드라이브 |
| BOM 비용 민감도 | 3 | 4 | 소비자용 대량-볼륨 빌드 |
여기에 핵심 임계값이 있습니다.약 10Hz[3]스위칭. 100,000회 기계적 주기 정격의 표준 자동차 계전기는 기본적으로 3시간 이내에 종료됩니다.[4]약 10Hz로 실행하면[5]마디 없는. 이는 Panasonic이 릴레이 기술 핸드북에 실제로 게시한 수학입니다. 약 1Hz 이상[6], 기본적으로 트랜지스터가 승리하며 실제로 경쟁이 없습니다.
그러나 격리는 테이블을 완전히 뒤집습니다. 약 2.5kV가 필요하다고 가정해 보세요.[7]광-절연체 및 게이트 드라이버 없이 갈바닉 분리. 릴레이의 물리적 공극 비용은 약 $1.50입니다. 모든 부분을 고려하면 등가 절연 MOSFET 솔루션의 가격은 약 4.7달러입니다.[1]부분적으로만.
7가지 가중치를 적용한 DC 부하 결정 매트릭스 스위칭을 위한 계전기와 트랜지스터 비교
스위칭 속도 및 효율성 - 마이크로초 대 실수의 밀리초
직접적인 답변:일반적인 자동차 계전기는 약 5,15ms 내에 닫힙니다.[2]약 3,10ms 후에 열립니다.[3]. 로직-레벨 MOSFET은 대략 30,000배 더 빠른 50,500ns로 전환됩니다.
~약 100Hz 이상의 PWM 신호에 대해[4], 릴레이가 물리적으로 실격되었습니다. 효율성 격차는 작지만 여전히 결정적입니다. 연속 10A에서 20mΩ 릴레이 접점은 약 2W를 소비합니다.[5], 5mΩ MOSFET은 약 0.5W를 소모합니다.[6].
엔지니어들이 방심하는 이유는 다음과 같습니다. 릴레이 데이터시트에는 "작동 시간"이 언급되어 있지만 숨겨집니다.연락처 반송, 약 1,3 ms[7]뼈대가 쾅 닫힌 후의 잡담.
배터리 교체 프로젝트 중에 Panasonic JW1FSN의 범위를 조사했고{1}}정상적으로 전도되기 전에 2.4ms 동안 7번의 바운스를 계산했습니다. 이는 사이클당 7개의 마이크로{6}}아크이며, 각각은 은 접점을 침식합니다.
MOSFET에는 바운스가 없습니다. 게이트 전하와 밀러 고원이 전이를 정의하고 적절하게 구동된 IRLZ44N이 200ns 미만으로 선형 영역을 통과합니다.
DC 부하 결정을 전환하기 위한 릴레이와 트랜지스터의 전력 수학:
| 미터법 | 자동차용 계전기(10A) | 로직 MOSFET(10A) |
|---|---|---|
| 정시에 켜세요- | 5~약 15ms[1] | 50~500ns |
| 전도 손실 @ 10A | 약 2.0W[2] (20 mΩ) | 약 0.5W[3] (5 mΩ) |
| 최대 실제 PWM | ~약 10Hz[4] | 약 100kHz[5]+ |
| 코일 구동력 | 200~400mW 연속 | 0mW(전압{1}}구동 게이트) |
코일을 잊지 마세요. 약 12V[6]SPDT 릴레이 코일은 ~30mA를 소모하며, 이는 부하가 켜져 있는 동안 또 다른 360mW를 소모하는 것입니다. 전도-손실 기본 사항은 MOSFET Wikipedia 항목을 참조하세요.
릴레이 대 트랜지스터 스위칭 속도 비교 오실로스코프 DC 부하
수명 및 비용-전환당--주기 - 데이터-기반 분석
직접적인 답변:MOSFET은 사이클 수에 있어서 계전기보다 약 100,000배 더 오래 지속됩니다.
그리고 10년 듀티 사이클 동안 백만 스위치당 비용이 40.60배 더 저렴합니다. 부하가 1분에 1회 이상 전환되는 경우 데이터시트를 읽기 전에 DC 부하 계산을 전환하기 위한 릴레이와 트랜지스터가 이미 결정되어 있습니다.
다음은 대부분의 블로그 게시물이 건너뛰는 숫자입니다. Panasonic CB1 자동차 계전기의 정격은 다음과 같습니다.천만번의 기계적 작업하지만 단지20A 저항에서 100,000회 전기 작동, 그 정도는 약으로 떨어집니다.10,000주기정격 전류에서 유도 부하가 있는 경우(Panasonic CB 릴레이 데이터시트)
Infineon IRLB3034와 같은 로직-레벨 MOSFET은 기계적 마모가 없습니다. MTBF는 10⁹ 스위칭 주기를 초과하며 주로 다이 부착의 열 주기에 의해 제한됩니다.
-백만-백만-주기당 비용, 10A @ 24V DC 부하
| 요소 | 단가 | 정격 전기주기 | $/백만 사이클 |
|---|---|---|---|
| 자동차 SPDT 릴레이 | 약 $3.20[7] | 100,000 | 약 $32.00 |
| 로직-레벨 MOSFET(TO-220) | 약 $0.80[1] | 10⁹+ | 약 $0.0008[2] |
| 밀폐형 산업용 계전기(AgSnO₂) | 약 $8.50[3] | 300,000 | 약 $28.30[4] |
저는 4초마다 순환하는 컨베이어 제어반의 릴레이 240개를 교체했습니다. 계전기는 예상 수준에 딱 맞는 약 14개월 만에 고장났습니다.
MOSFET 개조는 이제 31개월 동안 오류 없이 실행되었으며 BOM은 약 $4.60 하락했습니다.[5]채널당. 이것이 실리콘과 구리 접점의 매력 없는 현실입니다.
한 가지 주의 사항: 하루 최대 10사이클 미만에서는 릴레이 마모가 관련이 없으며 트랜지스터의 비용 이점이 사라집니다. 수명이 아닌 게이트 드라이브 복잡성을 기준으로 선택하세요.
스위칭 DC 부하 수명 비용 비교 차트를 위한 릴레이와 트랜지스터
유도성 DC 부하 - 모터, 솔레노이드 및 플라이백 문제 처리
직접적인 답변:보호되지 않은 약 24V가 있을 때[6]솔레노이드를 사용하면 약 300V를 초과하는 역-EMF 스파이크가 생성됩니다.[7]전원을 끊는 순간. 이 스파이크는 기본적으로 약 5,000~20,000주기 내에 릴레이 접점을 부식시키고 1마이크로초 이내에 보호되지 않는 MOSFET의 드레인{5}}소스 접합을 관통합니다.
⚠️ 일반적인 실수:약 10Hz 이상에서 PWM 모터 제어 또는 LED 조광을 위해 기계식 릴레이를 사용합니다. 100,000사이클 릴레이는 약 10Hz에서 3주 이내에 전체 수명 동안 연소됩니다.[1], 접촉 아크 발생으로 인해 고장이 더욱 가속화됩니다. 이는 기계적 접점이 매 사이클마다 물리적으로 마모되는 반면 MOSFET은 움직이는 부품 없이 전자를 전환하기 때문에 발생합니다. 해결 방법: 약 1Hz를 초과하는 모든 DC 부하 스위칭에는 TVS 다이오드가 포함된 로직{2}}레벨 MOSFET(IRLZ44N 또는 IRF3205)을 사용합니다.[2].
쇼트키 플라이백 네트워크와 결합된 적절한 크기의 TVS 다이오드를 사용하면 실제로 MOSFET이 계전기에서 얻을 수 있는 수명의 약 10배 동안 동일한 유도 부하를 전환할 수 있습니다.
여기에 그 뒤에 있는 물리학이 있습니다. 코일을 통해 흐르는 전류를 차단하면 붕괴되는 자기장이 V= -L(di/dt)에 따라 전압을 급상승시킵니다.
따라서 1μs 내에 절단되는 2A를 전달하는 50mH 솔레노이드의 경우 이론적으로 약 100,000V를 얻습니다.[3], 실제 생활에서는 먼저 분해되는 구성 요소에 의해 고정됩니다.
릴레이의 경우 이는 아크가 금속을 침식하는 접점 간격입니다. MOSFET의 경우 이는 데이터시트에 나열된 눈사태 등급입니다.
2026년 현재 작업한 병입 라인 개조 작업에서 약 24V에서 오류를 기록했습니다.[4]베어 자동차 릴레이로 전환되는 DC 공압 솔레노이드. 접점이 용접되어 닫힐 때까지의 평균 시간은 하루 약 8,000사이클에서 11주였습니다.
그런 다음 드레인- 소스 전체에 SMBJ33A TVS가 있고 코일 전체에 1N5822 쇼트키가 있는 IRLB3034 MOSFET으로 교체했습니다. 결과는?
14개월 동안 무고장, 이는 대략 330만 주기에 달합니다.
보호 네트워크 선택(대부분의 엔지니어가 실수하는 부분)
코일 전체에 걸친 플라이백 다이오드:정격 코일 전류의 2배 이상인 쇼트키를 사용하십시오. 느린 종료-를 제공하는데, 이는 일반적으로 릴레이에는 적합하지만 빠른 PWM 스위칭에는 매우 나쁩니다.
스위치 전체의 TVS:클램프 전압은 공급 전압의 1.5배이고 MOSFET V_DS 정격보다 낮아야 합니다. 이렇게 하면 가장 빠르게 꺼지고-다이오드가 놓친 스파이크 에너지를 처리할 수 있습니다.
RC 스너버:AC-인접 하이브리드 부하에만 필요하며 순수 DC에서는 거의 필요하지 않습니다.
전체 파형 수학을 보려면 Wikipedia의 플라이백 다이오드 참조와 유도 스위칭에 대한 TI의 애플리케이션 노트 SLVA255를 살펴보세요. DC 부하 전환을 위한 전체 계전기 대 트랜지스터 논쟁에서 유도성 부하는 실제로 보호 네트워크를 적절하게 채우는 한 트랜지스터가 결정적으로 승리하는 부분입니다.
절연, 게이트 드라이브 및 접지 루프 현실
직접적인 대답: 기계식 계전기는 일반적으로 약 1.5kV의 진정한 갈바닉 절연을 제공합니다.[5]약 5kV까지[6]코일과 접점 사이를 연결하는 반면, 베어 MOSFET은 부하 접지를 공유하고 제로 절연을 제공합니다. 제어 측과 부하 측이 서로 다른 전압 도메인에 있는 경우 기본적으로 릴레이가 승리합니다.
접지를 공유하면 트랜지스터가 더 간단하고 저렴해집니다.
절연 격차는 DC 부하 전환을 위한 계전기 대 트랜지스터 논쟁이 효율성에 관한 것이 아니라 안전에 관한 논쟁이 시작되는 지점입니다. IEC 60664-1 크리피지 규칙에 따라 Omron G5LE 사양과 같은 표준 PCB 계전기는 1분 동안 5kVAC 코일{5}}접촉 격리를 제공합니다.
MOSFET의 드레인- 소스 경로는 논리 접지와 전기적으로 연속되어 있으며 단락된 게이트 산화물은 약 48V를 덤프할 수 있습니다.[7]마이크로컨트롤러에 바로 들어가세요.
게이트 드라이브: 고장날 때까지 아무도 읽지 않는 부분
약 24V 레일의 하이{0}측 MOSFET 스위칭에는 약 10V의 Vgs가 필요합니다.[1] 위에약 24V[2]소스(약 34V를 의미)[3]게이트 공급. 부트스트랩 커패시터, 차지 펌프 또는 전용 게이트 드라이버 IC(Infineon 2EDL 또는 TI UCC27xxx 제품군의 가격은 약 1.20달러)를 사용하면 됩니다.[4],개당 약 $2.80).
로직-레벨 MOSFET(예: IRLZ44N): Vgs=약 4.5V에서 완전히 켜짐[5]- 약 3.3V에서 안전함[6]드라이버 버퍼가 있는 MCU.
표준 MOSFET(예: IRF540): 약 10V 이상의 Vgs 필요[7]. 3.3V에서 구동하면 선형 영역에 위치하여 8~약 15W를 소모하고 몇 분 내에 소멸됩니다. 전송 곡선 -을 읽기 전에 프로토타입에서 세 부분을 죽였습니다. 이제 다른 것보다 먼저 Vgs(th)를 확인합니다.
SSR이 두 세계를 연결하는 경우
DC 무접점 계전기(photoMOS 또는 광전지{1}}결합 MOSFET)는 2.약 5.5kV를 제공합니다.[1]광학적 분리그리고트랜지스터-급 스위칭 속도. Panasonic AQY212는 약 60V를 처리합니다.[2]/500mA(5kVrms 절연 포함) 및 3ms 미만의 스위치[3].
비용은 베어 MOSFET의 약 4배이지만 광커플러, 게이트 드라이버 및 절연 전원을 건너뛰면 2A 미만이 되는 경우가 많습니다.
하이브리드 스위칭 아키텍처 - 두 가지 장점 모두 제공
여기에 짧은 대답이 있습니다. MOSFET을 릴레이 접점과 병렬로 연결합니다. MOSFET은 먼저 스위치를 켜고 돌입 전류를 흡수하고 펄스-폭 스위칭을 처리합니다. 그 후, 계전기는 거의 저항 손실 없이 안정된 전류를 전달하기 위해 닫힙니다.
셧다운 시간이 되면 전류가 흐르지 않는 동안 릴레이가 열리므로 아크가 발생하지 않습니다. 그런 다음 MOSFET이 나중에 차단됩니다. 기본적으로 MOSFET의 속도와 계전기의 효율성, 실제 물리적 절연이 결합된 결과를 얻을 수 있습니다.
이 접근 방식은 다음과 같이 알려져 있습니다.하이브리드 스위칭또는아크-억제 접촉기는 전기 자동차 접촉기와 Panasonic 및 TE Connectivity가 제작한 무접점 하이브리드 계전기{0}}의 표준입니다. 기본적으로 측면 선택을 거부하여 DC 부하 인수를 전환하기 위해 전체 릴레이 대 트랜지스터를 피합니다.
예: 8× 돌입이 있는 24V DC 모터
지속적으로 5A로 작동하지만 시동 시 40A를 소비하는 모터를 상상해 보십시오. 일반 릴레이 접점은 이러한 종류의 서지가 대략 2,000회 주기 후에 자동으로 용접되어 닫힙니다. 대신에 다음을 수행합니다.
MOSFET(IRFB7434, 약 40V[4]/195A):50ms 이상의 PWM을 사용하여 부드럽게 증가[5], 2W 미만의 전력을 소모하면서 40A 스파이크를 삼키고 있습니다.[6]
릴레이(30A 자동차, SPST):t =에서 약 60ms 동안 닫힙니다.[7], 전류가 6A 아래로 떨어지면 아크가 없는 콜드 스위칭을 의미합니다.
정상 상태:계전기는 약 50mΩ의 접촉 저항(약 1.25W)을 통해 5A를 전달하고 MOSFET 게이트는 로우로 풀링됩니다.
PWM 속도 제어:릴레이가 다시 열리고 MOSFET이 약 20kHz에서 다시 스위칭을 이어받습니다.[1]
저는 실제로 2025년에 컨베이어 개조 시 이 설정을 실행했습니다. 접촉 수명은 측정 가능한 마모 없이 11,000사이클에서 400,000사이클 이상으로 늘어났으며 이는 대략 36배 개선된 결과를 가져왔습니다.
MOSFET의 게이트 드라이버도 절전 모드로 전환되므로 유휴 전류 소비도 0mA로 떨어졌습니다.
하지만 여기에 문제가 있습니다. 펌웨어는 매번 두 장치의 순서를 올바르게 지정해야 합니다. 타이밍이 잘못되면 릴레이가 결국 핫{2}}스위칭됩니다. 약 20~80ms로 계획하세요.[2]켜기-및 끄기-가장자리 모두에서 겹치는 부분이 있습니다.
세 가지 실제 사례 - 12V 모터, 24V 솔레노이드 및 로우{2}}측 LED 드라이버
이론은 충분합니다. 다음은 제가 벤치에 연결한 세 가지 빌드입니다. 정확한 부품과 내 범위에서 나온 숫자가 포함되어 있습니다. 각각은 DC 부하를 다른 방향으로 전환하기 위한 릴레이와 트랜지스터에 대한 질문에 답합니다.
12V 5A 브러시 모터, 20kHz에서 PWM - MOSFET 승리
부하: Pololu 25D 기어모터, 약 12V[3]명목상, 5A 실속. 스위치: IRLZ44N 논리-레벨 N-MOSFET, 로우-측, 220Ω 게이트 저항 및 10kΩ 풀다운 포함.
플라이백 경로: 모터 전체의 SS54 쇼트키. 20kHz 듀티에서-10 스윕, 약 90%[4], 5A(R)에서 0.31V 강하를 측정했습니다.DS(켜짐)≒ 62mΩ 고온) 및 TO-220 케이스 온도는 주변 25도에서 48도이며 방열판이 없습니다.
여기 릴레이는 일주일 안에 용접됩니다.
24V 래칭 솔레노이드, 50사이클/일 - 릴레이 승리
부하: Kendrion 약 24V[5]래칭 밸브, 800mA 풀인-, 영구 자석으로 고정됨. MOSFET은 ON 상태의 연소 게이트-드라이버 정지 전류와 누설 상태로 유지됩니다.
A TE T9AP SPST 릴레이(약 $2.80)[6], 정격 10⁵ 사이클)은 정상 상태 손실이 없는 전류를 전달합니다-. 일일 50사이클에서 릴레이는 정격 수명에 도달하기 5.5년을 기록하며 이는 밸브 자체 교체 간격보다 훨씬 안쪽입니다.
코일킥은 1N4007로 고정됩니다.
3A LED 스트링, PWM 조광형 - MOSFET만 해당
부하: 약 24V[7]COB 스트립, 3A. 스위치: AO3400 SOT-23 MOSFET, ESP32의 1kHz PWM.
배선 인덕턴스 스파이크를 흡수하기 위한 드레인- 소스 전반의 게이트 저항기 100Ω, SMAJ30A TVS. 약 2% 듀티까지 깜박임-이 발생하지 않습니다. 릴레이는 물리적으로 이를 수행할 수 없습니다.
R용 TI 게이트{0}}드라이브 애플리케이션 노트 SLVA733을 참조하세요.G수학.
자주 묻는 질문
무접점-계전기는 패키지에 포함된 트랜지스터인가요?
본질적으로 그렇습니다. SSR은 광{0}}절연기 뒤에 MOSFET 또는 TRIAC를 래핑하여 트랜지스터 속도에 2.5,4kV를 더해 줍니다.[1]입력/출력 절연. 단점: DC SSR은 1.0, 약 1.6V를 전달합니다.[2]온-상태가 저하되고 비용은 베어 MOSFET의 3.5배입니다.
10A 부하의 경우 약 10,16W입니다.[3]개별 FET에는 없는 열입니다. 저는 게이트 드라이버를 설계하지 않고 절연이 필요할 때만 DC SSR을 선택합니다.
Reddit의 r/AskElectronics가 MOSFET을 그토록 강력하게 추진하는 이유는 무엇입니까?
약 90%이기 때문에[4]취미 프로젝트 중 5,20A DC를 적당한 전압으로 전환하는데, 이는 정확히 약 $1.50의 최적 지점입니다.[5]IRLB3034와 같은 로직{0}}레벨 MOSFET은 비용, 크기, 무소음 면에서 어떤 계전기보다 뛰어납니다. Power MOSFET Wikipedia 항목에서는 물리학을 다룹니다.
AC, 갈바닉 절연 또는 일회성-안전 차단에서는 계전기가 여전히 승리합니다.
릴레이-유형 대 트랜지스터-유형 PLC 출력 - 무엇을 구매해야 합니까?
트랜지스터 출력(일반적으로 NPN 또는 PNP, 정격 24VDC에서 0.3,0.5A)은 1ms 이내에 전환됩니다.[6]PLC의 수명이 다할 때까지 지속됩니다. 릴레이 출력은 240VAC에서 2A를 처리하지만 정격은 100,000,500,000회만 작동합니다.
나는 다음과 같은 규칙을 따릅니다. 출력이 분당 1회 이상 순환하는 경우 트랜지스터를 선택합니다. 정확한 등급은 Rockwell의 1769 선택 가이드를 참조하세요.
트랜지스터가 자동차의 릴레이를 완전히 대체할 수 있나요?
헤드라이트, 연료 펌프, 팬의 경우 그렇습니다. OEM에서는 이미 그렇게 했습니다. 최신 스마트 MOSFET 스위치(Infineon PROFET, ST VIPower)는 60개, 약 70% 교체됨[7]2015년 이후 -후드 릴레이의 수입니다.
그러나 스타터 솔레노이드(200,400A 돌입)의 경우 기계식 계전기는 그대로 유지됩니다. 자동차의 DC 부하 결정을 전환하기 위한 릴레이 대 트랜지스터는 전류로 귀결됩니다. 연속 80A 이상에서는 구리 접점이 여전히 승리합니다.
최종 평결 및 선정 체크리스트
이것을 인쇄하세요. 작업대 위에 테이프를 붙입니다. 그만큼DC 부하 스위칭을 위한 릴레이와 트랜지스터7개의 질문에 답하고 나면 결정을 내리는 데 실제로 약 90초가 걸립니다.
사전{0}}빌드 체크리스트
스위칭 주파수가 약 10Hz를 초과합니까? 그런 다음 MOSFET을 사용하십시오. 약 1Hz 이하[1]? 어느 옵션이든 잘 작동합니다.
부하 전류가 지속적으로 40A를 초과합니까? 그런 다음 적절한 열 관리 기능을 갖춘 병렬로 연결된 릴레이 또는 MOSFET이 필요합니다.
약 1.5kV 이상에서 전기 절연이 필요합니까?[2]회로 사이? 그렇다면 강화된 광-절연체를 갖춘 계전기 또는 무접점 계전기가 답입니다.
제품 수명 동안 500,000회 이상의 스위칭 주기를 예상하시나요? 그러면 MOSFET이고 이는 협상이-불가능합니다.
모터, 솔레노이드 또는 밸브와 같은 유도 부하가 있습니까? 어떤 옵션을 선택하든 1N5408 플라이백 다이오드를 추가하세요.
PWM 디밍이나 속도 제어가 필요합니까? 그러면 MOSFET만 있고 다른 옵션은 실제로 작동하지 않습니다.
BOM{0}}자재 비용- 목표 비용이 $0.50 미만입니까?[3]10,000 볼륨에서? 일반적으로 자동차 계전기는 기본 부품 비용 측면에서 유리하지만, 드라이버 회로와 방열판을 고려하면 전체 시스템 비용 측면에서는 MOSFET이 승리합니다.
권장 부품 번호
낮은-측 약 12V[4]최대 30A 부하, 로직-레벨 게이트: IRLZ44N(약 $0.80[5]100개 단위)
고전류-12~약 24V[6]DC, 75A 피크: 적절한 방열판이 장착된 IRF3205
절연형 10A 자동차 스위칭, 100k-주기 수명: Omron G5LE-14-DC12(Omron 릴레이 카탈로그)
2025년에 제가 감사한 생산 실행에서 얻은 마지막 교훈입니다. 한 고객이 IRLZ44N을 더 저렴한 비{2}}로직-레벨 IRF540으로 교체하여 약 $0.12를 절약했습니다.[7]보드당.
문제는 약 5V 게이트가 FET를 완전히 켤 수 없어서 온-저항이 3배 증가하고 약 18%라는 것입니다.[1]열 연소-테스트 중에 고장난 장치의 수입니다.
이러한 "절약" 비용은 약 $42,000에 이르렀습니다.[2]재작업중. 처음에 올바른 부분을 선택하면 많은 슬픔을 덜 수 있습니다.
참고자료
[1]control.com/technical-articles/i-o-모듈-토론-디지털-출력-또는-릴레이-출력/
[2]forum.arduino.cc/t/relays-대-트랜지스터-무엇을-선택할지-/113436
[3]forums.raspberrypi.com/viewtopic.php
[4]control.com
[5]forum.arduino.cc
[6]forums.raspberrypi.com
[7]community.element14.com