トランジスタによるリレードライブ回路

トランジスタ（2SC1815等）によってリレードライブ回路を構成する場合，コレクタ側にリレー回路（コイル）を接続しそれと並列にダイオードを接続するということですが，このダイオードはなぜ必要なのでしょうか？

トランジスタのスイッチング回路を構成し，リレー回路を駆動させたいと考えているのですが，その中で理由がわからず困っています．
よろしくお願いします．

No.4 ベストアンサー 回答者： AC120V 回答日時： 2005/05/22 23:23

リレーのような誘導性負荷をスイッチングするとトランジスタを OFF にした時に「レンツの法則」によって逆起電力が発生します。

この電圧は非常に高く、トランジスタのコレクタ、ベース間、コレクタ、エミッタ間の最大定格電圧を超えて、トランジスタを破壊する場合があります。
これを防止する為に、負荷に並列にダイオードを入れて、コレクタの電圧を電源電圧 +0.6V にクランプしてやります。
これによりコレクタの電圧は電源電圧 +0.6V 以上になりません。
このダイオードを「フライホイール・ダイオード」と言います。

この回答へのお礼

的確な回答いただきありがとうございました．

お礼日時：2005/05/23 19:36

No.5 回答者： hidoukihencho 回答日時： 2005/05/23 18:10

私も最初、ダイオードがなくても問題ないと思って付けませんでした。

しかし、リレーコイルのインダクタンスにより、リレーをオフにした瞬間に他の回路（カウンタ回路）が誤動作をしていることが判明。すぐにダイオードを付けたら正常に戻ったという経験があります。
これはオフ時に他の方の回答通り、高電圧が発生し、火花放電が起こったものと考えられます。lowとhighしかないデジタル回路までが誤動作してしまうのですから、この現象はばかになりません。ですので、還流電流を流すためのダイオードは必須です。

No.3 回答者： ryou4649 回答日時： 2005/05/22 23:20

リレーは電磁石によって接点をオンオフするものですから、当然コイルで自己インダクタンスＬを持っています。

今、トランジスタがオン状態からオフ状態になったとすると、コレクタ電流が急激に減少するのでコイルには自己誘導起電力が発生します。（逆起電力）
　e＝－Ｌ＊ΔＩ／Δｔ
このとき発生する逆起電力によってトランジスタが破壊されるのを防ぐのがこのダイオードの目的です。
このダイオードを通して逆起電力は短絡されるのでトランジスタに電圧はかからなくなります。

ちなみにこのようなダイオードをフライホイール・ダイオードと言います。

この回答へのお礼

不勉強なもので，参考になりました．ありがとうございます．

お礼日時：2005/05/23 19:38

No.2 回答者： imoriimori 回答日時： 2005/05/22 23:18

リレードライブって、コイルに電流を流す流さないでリレーをオンオフさせるということですよね。

電流がコイルに流れているとき、いきなりトランジスタをオフすると（いきなり電流を切ると）、コイルには自己誘導効果で巨大な電圧が一瞬発生します。電圧は電流の時間変化率に比例します。この巨大電圧が、トランジスタの耐電圧を超えるとトランジスタを破壊します。
電流をオフするとき、コイルが流し続けたがっている電流を短時間ダイオード経由で流させてやれば（逃がしてやれば）、過大電圧は発生せず、コイル電流はすぐに（ちょっとは遅れるけど）ゼロになります。

No.1 回答者： noname#12001 回答日時： 2005/05/22 23:18

コイルは電線を鉄芯に巻いたもので、電流は電線相互の影響を受けてまっすぐに伸ばしたものに比べゆっくり流れ始めます。

逆にその状態で回路を遮断してやると、猛烈に嫌がり、流れ続けようとする性質があります。高い電圧が発生します。逆起電力と呼ばれるものです。身近な例では、車のエンジンのスパークプラグのスパークはこの特性を利用したものです。この電圧がコレクタ側にかかり、行き所がないわけですから、半導体はいちころです。そこで、コイルのプラス側に流す通路を用意するわけです。
たしかに物理ではこんな勉強しませんね。なぜか？

この回答へのお礼

現象を一般化して詳しく理解することは重要ですが，それが世の中でどのように役に立つのか，または設計上の問題など実用的な話も学校でしてほしいですね．

お礼日時：2005/05/23 19:37