파나소닉 인더스트리 / 제어 기기
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전자회로에서 릴레이 사용 시 주의사항

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1. 트랜지스터에 의한 릴레이 드라이브

■연결 방법

릴레이를 트랜지스터로 구동하는 경우에 컬렉터 연결로 사용하실 것을 권장합니다. 또한 릴레이를 ON할 때는 코일 정격전압을 인가하고, OFF할 때는 완전히 제로 전압으로 해두는 것이 문제없이 사용할 수 있는 방법입니다.

컬렉터 연결

(○)컬렉터 연결
가장 일반적이며 작동이 안정적입니다.

이미터 연결

(△)이미터 연결
작동상 부득이한 경우도 있지만 릴레이에 전압이 완전히 인가되지 않고 트랜지스터도 완전히 통전되지 않는 불안감이 있습니다.

병렬 연결

(△)병렬 연결
회로 전체의 소비 전력이 커지고 릴레이 전압도 고려해야 합니다.

■트랜지스터의 서지 전압 대책

릴레이의 코일 전류를 급하게 차단하면 급격한 고전압 펄스가 발생합니다. 이 전압이 트랜지스터의 내전압을 초과하면 트랜지스터가 열화하여 파손될 수 있으므로, 반드시 서지 흡수 소자를 연결해 주십시오. 직류 릴레이의 경우 다이오드 연결이 효과적입니다. 이 다이오드의 정격으로는 평균 정류 전류는 릴레이의 코일 전류와 동일한 것을 역방향 차단 전압은 전원 전압의 약 3배 값이 적절합니다. 다이오드의 연결은 서지 전압 대책으로는 우수하지만, 릴레이 개방 시 상당한 시간 지연이 발생합니다. 이 시간 지연을 줄여야 할 때는 트랜지스터의 CE 사이에 제너 다이오드로 제너 전압이 공급 전압보다 약간 높은 전압의 것을 연결하면 됩니다.

트랜지스터의 Area of safety operation(안전 작동 영역)에도 주의가 필요합니다.

■스냅 액션

릴레이 인가 전압의 상승, 하강 특성

릴레이 코일 인가 전압은 점진적으로 상승하는 것이 아니라 순간적으로 코일 정격 전압이 인가되고, 또 순간적으로 제로 전압이 되도록 해야 합니다.

비펄스 신호

(×)스냅 액션 없음

펄스 신호(단형파)

(◯)스냅 액션

■슈미트 회로 (스냅 액션 회로)

파형 정형 회로

입력 신호에 스냅 액션이 없을 때는 일반적으로 슈미트 회로를 사용하여 스냅 액션을 얻는 것이 무난합니다.

포인트

  • 공통 이미터 저항 RE 의 값은 릴레이 코일 저항에 비해 충분히 작게 해 주십시오.
  • Tr2 통전 시 릴레이 코일 전류에 의한 P점 전압과 Tr1 통전 시 P점 전압과의 차이가 슈미트 회로의 감지 능력의 히스테리시스가 되므로 설정에 주의해 주십시오.
  • 입력 신호(Signal)에 채터링 등의 파형 변동이 있는 경우 이 슈미트 회로의 앞단에 CR의 시정수 회로를 연결해 주십시오. (단, 응답 속도는 느려집니다.)

■달링턴 연결은 삼가십시오.

높은 증가율

VCESAT가 커지니 주의해 주십시오. 즉시 불량으로 이어지지는 않으나, 장기간 또는 다량으로 발생하면 이 차이가 문제로 이어질 수 있습니다.

(×)달링턴 연결

불필요한 전력 소비로 인한 발열 있음.
Tr1 도 견고한 것이 필요.

(◯)이미터 연결

Tr2 는 완전 통전함.
Tr1 은 시그널용으로 충분함.

■코일의 잔류 전압

코일에 반도체(트랜지스터, UJT 등)를 연결하여 스위칭 작동을 시키는 경우 릴레이 코일에 잔류 전압이 가해져서 복귀 불량이나 오동작의 원인이 될 수 있습니다. 특히 DC 코일은 개방 전압이 코일 정격 전압의 10%V 이상 정도로 AC 코일에 비해 값이 낮고, 또한 개폐 수명이 증가함에 따라 개방 전압이 일반적으로 낮아지는 경향이 있기 때문에 복귀 불량 위험성이나 접점압, 내진성이 저하하는 경우가 있습니다.
그림과 같이 트랜지스터의 컬렉터에서 신호를 내보내어 다른 회로를 구동하려고 할 때, 트랜지스터가 차단 상태일 때에도 릴레이에는 극소한 암전류가 흐르게 되어 위에서 언급한 불량의 발생 요인이 될 수 있습니다.

●컬렉터 다음 단 연결

2. SCR에 의한 릴레이 드라이브

■일반적인 구동 방법

SCR의 구동은 특히 게이트 감도 및 노이즈 오동작에 주의해 주십시오.

  • IGT : 정격의 3배 이상 흐르는 것이 안전합니다. (저온 시 주의)
  • RGK : 1KΩ 연결할 것.
  • R, C : 급격하게 전원이 켜지거나 노이즈로 인한 오점호 발생을 방지합니다. (dv/dt 대책)

■제어 회로의 주의사항

온도 제어 회로 등에 사용하는 경우

릴레이 접점의 입력이 교류 전원 위상에 동기화되는 경우에는 전기적 수명이 극단적으로 저하될 수 있으므로 주의해 주십시오.

  1. SCR을 사용하여 릴레이를 ON/OFF하는 경우 전원에 반파 정류를 그대로 사용하여 SCR의 복귀를 용이하게 하는 경우가 많아집니다.
  2. 이러한 경우 릴레이의 작동 및 복귀 타이밍은 전원 주파수와 동기화하기 쉽고, 부하 개폐 타이밍도 동기화하기 쉬워집니다.
  3. 온도 제어와 같이 부하가 히터 등의 대전류 부하인 경우에 릴레이 접점이 있는 것은 최댓값만 개폐하고, 어떤 것은 영 위상만 개폐하는 현상이 발생합니다. (릴레이의 감응과 응답 속도의 차이에 따라 다름.)
  4. 따라서 극단적으로 개폐 수명이 긴 것과 극단적으로 짧은 것의 편차가 크게 나타나기 쉬우므로, 초기 장비의 품질 점검에 주의해 주십시오.

3. 외부 접점에 의한 릴레이 드라이브

PC 보드용 릴레이는 고감도이면서 고속 응답 특성을 가지며, 외부 접점의 채터링, 바운싱으로 충분히 응답하므로 구동 시 주의해 주십시오.
낮은 빈도로 사용 시에는 콘덴서로 복귀 시간을 지연시켜 채터링, 바운싱을 흡수할 수 있습니다.
(단, 콘덴서만으로는 불가능. 반드시 저항을 연결해야 합니다.)

4. LED(발광다이오드) 직렬 연결 및 병렬 연결

1)릴레이 (Ry) 에 직렬

릴레이(Ry)에 직렬

소비 전력: 릴레이로 공유 (○)
LED 불량: 릴레이는 작동하지 않음 (×)
저압 회로: LED로 1.5V down (×)
부품 수: (○)

2)LED에 R을 병렬

LED에 R을 병렬

소비 전력: 릴레이로 공유 (○)
LED 불량: 릴레이 작동(○)
저압 회로: LED로 1.5V down (×)
부품 수: R1(△)

릴레이 (Ry) 에 병렬

릴레이(Ry)에 병렬

소비 전력: 한류 저항 R2(△)
LED 불량: 릴레이 작동 안정 (○)
저압 회로: (○)
부품 수: R2(△)

5. 릴레이에 의한 전자 회로 구동

■전자적 채터링리스 회로

채터링리스 특성을 특징으로 하는 릴레이에서도 그것은 어디까지나 일반 전기 회로적인 채터링리스이며, 이것은 수은 릴레이에서도 동일합니다. 바이너리 카운터 회로의 입력 등에 요구되는 채터링리스는 전자적 채터링이며, 어떠한 채터링도 허용되지 않습니다. 이러한 경우 그림과 같은 회로를 권장합니다. 릴레이 접점의 a 접점 또는 b 접점 중 한쪽에서만 채터링이 발생해도 플립플롭은 반전하지 않으며, 카운터 회로에는 실수 없이 펄스를 보낼 수 있습니다. (단, a 접점, b 접점 양쪽에 걸친 바운싱은 삼가십시오.)

주)

  1. A, B, C의 라인은 가능한 한 짧게 유지하십시오.
  2. 코일부의 노이즈가 접점부에 유도되고 있으니 주의해 주십시오.

■트라이악의 구동

전자 회로에서 트라이악을 구동하는 것은 전자 회로와 전자 회로의 절연이 이루어지지 않아 오동작, 파손 등의 문제가 발생하기 쉬우며 릴레이를 통해 드라이브하는 것이 가장 경제적이면서 효과적입니다. (포토 커플러, 펄스 트랜스는 회로가 복잡함) 또한 릴레이로 직접 부하를 개폐하는 경우에 비해 수명이 길어지고 아크 노이즈를 줄일 수 있습니다. 제로 크로스 스위칭 특성이 필요할 때는 SSR(솔리드 스테이트 릴레이)를 사용하십시오.

6. 전원 회로

■전원 회로의 안정화

일반적으로 전자 회로는 전원 리플, 전압 변동 등을 극도로 싫어합니다. 릴레이의 전원도 전자회로만큼은 아니지만 리플, 변동률 모두 정격 내에서 사용해 주십시오.
전원 전압의 변동이 큰 경우에는 그림 1과 같이 안정화 회로 또는 정전압 회로를 삽입하십시오.
릴레이의 소비 전력이 큰 경우에는 그림 2와 같은 회로 구성으로 하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

  • 전원 전압의 변동이 큰 경우에는 그림 1과 같이 안정화 회로 또는 정전압 회로를 삽입하십시오.
  • 릴레이의 소비 전력이 큰 경우에는 그림 2와 같은 회로 구성으로 하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

■러쉬 전류에 의한 전압 강하 대책

그림 1과 같이 램프나 콘덴서처럼 래시 전류가 흐르는 회로에서는 접점이 닫히는 순간 전압 강하가 일어나 릴레이가 복귀하거나 튕기는 현상이 발생할 수 있습니다.

이런 경우 트랜스 용량을 늘리거나 평활 회로를 늘려주십시오.

  • 그림 2의 회로에서 대책이 되는 경우도 있습니다.
  • 그림 3의 배터리로 구동하는 경우도 마찬가지입니다.

7. 프린트 기판 설계 시 주의사항

■릴레이 패턴 레이아웃의 주의사항

릴레이는 노이즈 발생원이 될 정도로 전자 회로에 영향을 미칠 수 있으므로 다음 사항에 유의하십시오.

  • 릴레이와 반도체 소자는 가능한 한 멀리 떨어진 곳에 배치해 주십시오.
  • 패턴은 가능한 한 단거리로 설계해 주십시오.
  • 릴레이 코일의 서지 흡수 소자(다이오드 등)는 코일과 가까운 곳에 배치해 주십시오.
  • 릴레이 코일부 아래에 오디오 신호 등 노이즈를 싫어하는 패턴을 두지 마십시오.
  • 릴레이 바닥면 등 표면에서 보이지 않는 부분에 스루홀 처리를 하면 납땜이 솟아 릴레이 밀봉이 파괴되는 등의 손상을 입힐 수 있으므로 삼가십시오.
  • 회로도가 동일하더라도 패턴 설계에 의해 릴레이 코일, 램프 등의 ON/OFF가 전자 회로에 영향을 미치지 않도록 주의해 주십시오. (그림 1)

구멍 및 랜드 지름

구멍 및 랜드 지름은 리드선 직경에 비해 약간 큰 편이 부품을 쉽게 삽입할 수 있고, 납땜 시에 납땜이 구멍 형태로 쌓여 장착 강도가 증가합니다. 구멍 지름 및 랜드의 표준 치수는 표와 같습니다.

구멍 지름 및 랜드의 표준 치수
단위: ㎜

구멍 지름 표준값공차랜드 지름
0.8±0.12.0~3.0
1.0
1.23.5~4.5
1.6

주)

  • 구멍 지름은 리드선보다 0.2~0.5mm 크게 냄. 단, 분사식(웨이브 방식, 제트 방식 등) 납땜조에서 납땜할 경우 부품 쪽에 납땜이 흘러나올 수 있으며, 이 경우 리드선 직경 +0.2mm가 적당합니다.
  • 랜드 지름은 구멍 지름의 2~3배로 함.
  • 1개의 구멍에 2개 이상의 리드선을 삽입하지 말 것.

구리 클래드 라미네이트판(프린트 기판)의 팽창 및 수축

구리 클래드 라미네이트판에는 세로 방향과 가로 방향이 있으므로 펀칭 가공이나 도형 제작 방법 등에 대하여 다음 사항에 주의해 주십시오.
세로 방향은 가로 방향에 비해 가열에 의한 팽창, 수축률 모두 1/15~1/2 적으므로, 펀칭 가공 후 틀어짐도 세로 방향이 1/15~1/2 적습니다. 세로 방향은 가로 방향에 비해 기계적 강도가 10~15% 정도 강합니다. 세로 방향과 가로 방향에는 차이가 있기 때문에 직사각형 모양의 제품을 가공할 때는 도형의 긴 방향이 세로 방향이 되도록 하고, 또한 커넥터 부분이 있는 배선판은 커넥터부 방향이 세로 방향이 되도록 가공합니다.

예: 아래 그림과 같은 패턴은 150mm 방향으로 세로 방향이 되도록 합니다.

또한, 아래 그림과 같이 커넥터 부분이 있는 패턴의 경우 화살표 방향으로 세로 방향이 되도록 합니다.

■납땜 인두를 이용한 후가공

구멍의 납땜 막힘을 방지할 수 있습니다.

■프린트판을 커넥터로 사용하는 경우

  • 끝을 모따기할 것. (소켓에 삽입할 때, 포일이 깨지는 것을 방지함)
  • 한쪽에 날을 가진 커넥터를 사용할 때는 배선판 휨으로 인한 접촉 불량에 주의해 주십시오.

■프린트판 참고 데이터

당사 상품을 샘플로 참고 데이터를 작성했습니다. PC 보드 배선 회로 설계 시 참고해 주십시오.

도체 폭

도체 허용 전류는 전류를 흘렸을 때 도체의 포화 온도 상승으로 인한 성능에 미치는 영향과 안전성 측면에 따라 결정됩니다. (온도 상승은 도체 폭이 좁을수록, 그리고 동박 두께가 얇을수록 커집니다). 예를 들면 온도 상승을 너무 높게 잡으면 적층판 변색이나 특성 저하의 원인이 됩니다.
일반적으로는 온도 상승이 10℃ 이하가 되도록 도체 허용 전류를 정하였습니다. 이 도체 허용 전류로부터 도체 폭을 설계하십시오. 그림 1~3은 동박별 각 온도 상승에 따른 전류와 도체 폭의 관계를 나타낸 것입니다. 또한, 이상 전류로 인해 그 도체의 파괴 전류를 초과하지 않도록 유의해 주십시오. 그림 4는 도체 폭과 파괴 전류의 관계를 나타낸 것입니다.

도체 간격

그림 6은 도체 간격과 파괴 전압의 관계를 나타낸 것입니다. 이 파괴 전압은 기판의 파괴 전압이 아니라 플래시 오버(회로 간의 공기 절연 파괴)한 전압입니다. 도체 표면에 납땜 레지스트 등의 절연 수지를 코팅하면 플래시 오버 전압은 높아지지만, 납땜 레지스트의 핀홀을 고려하여 도체 간 파괴 전압은 납땜 레지스트가 없다고 생각해 주십시오.
실제로 도체 간격을 결정하기 위해서는 이 값보다 안전율을 충분히 고려해 주십시오. 표 1은 도체 간격의 설계 예입니다. (JIS규격 C5010 해설에서 발췌) 단, 전기용품안전법, UL 규격 등의 안전 규격에 정해져 있는 경우에는 이를 준수해 주십시오.

표 1 도체 간격 설계 예

도체 간 DC, AC 최대 전압(V)최소 도체 간격(㎜)
0~500.381
51~1500.635
151~3001.27
301~5002.54
500 이상0.00508㎜/V로 계산

기기 설계 시에는 “최신 상품 사양서”를 확인해 주십시오.

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