Перейти к содержанию

Калькулятор драйвера реле

Выберите реле, микроконтроллер и транзистор — калькулятор найдёт ток катушки с учётом допусков и температуры, резистор базы или проверит MOSFET при вашем напряжении затвора, подберёт защитный диод, посчитает выброс на ключе и проверит, сработает ли реле. Данные реле, транзисторов и выводов — из даташитов производителей.

Исходные данные

Реле

JW1aSN-DC5V-F, JW1SN-DC5V, JW2SN-DC5V и другие исполнения JW на 5 В. Panasonic JW Relays, каталог ASCTB190E (2026.7), с. 3, таблица «Coil data». Предельные 130 % — для изоляции класса E при 60 °C; у исполнения с изоляцией класса B — 120 % при 85 °C. Рабочая температура класса E — от −40 до 60 °C.

В
±%

5 В от USB на плате Arduino бывают ниже 4,75 В — измерьте

°C

Самая холодная катушка: при ней наибольший ток

°C

Нагретая катушка: при ней наибольшее напряжение срабатывания

Управление

Microchip DS40002061B: разд. 30.1 — 40 мА на вывод, от −0,5 В до VCC + 0,5 В; табл. 30-1 — VOH ≥ 4,2 В при 20 мА, VCC = 5 В и 85 °C. Уровень нормирован при VCC = 5 В: при меньшем питании (например, от USB) он ниже. Ток больше 20 мА даташит не гарантирует; сумма токов группы выводов — не больше 150 мА.

Ключ

onsemi P2N2222A/D, Rev. 7: 40 В, 600 мА, 625 мВт, RθJA 200 °C/Вт; VCE(sat) ≤ 0,3 и 1,0 В, VBE(sat) 0,6…1,2 В и ≤ 2,0 В при 150/15 и 500/50 мА

кОм

Держит ключ закрытым, пока вывод после сброса не настроен; пусто — без него

Защита от выброса

Цепь параллельно катушке

Vishay 81857, Rev. 1.6: VR 75 В (VRRM 100 В), IF 300 мА; VF ≤ 1 В только при 10 мА, при большем токе — по графику IF–VF (рис. 2)

Результат

Резистор базы R1 (E24)
220 Ом
расчётное 239 Ом для Iб = Iк/10 + ток R2 120 мкА, взят ближайший меньший
Ток вывода
13,6 мА…20 мАпри VOH ≥ 4,2 В и Uбэ до 1,2 В — при 5 В и Uбэ от 600 мВ
Iк/Iб
9,18Uкэ нас ≤ 300 мВ при Iк/Iб = 10 и 150 мА
Мощность на транзисторе
до 58 мВтпри наибольшем токе базы; кристалл теплее воздуха на 12 °C
Мощность R1
до 88 мВт
Ток катушки
86,1 мА…124 мАноминальный 106 мА; с допусками питания и сопротивления при 20 °C
Напряжение на катушке
4,45 В…5,25 Всрабатывание до 3,5 В, отпускание от 500 мВ, предел 6,5 В
Выброс на ключе
6,25 ВUпит + VF; VF ≈ 1 В (нормировано при 10 мА)
Обратное напряжение диода
от 10,5 В2–3 × Uпит; у 1N4148 — 75 В постоянного
Отпускание
10 мс…25 мсв 2–5 раз дольше паспортных «не более 5 мс» без диода; контакты расходятся медленнее и хуже разрывают постоянный ток

Схема работоспособна, но обратите внимание на отмеченное.

  • Ток коллектора: 124 мА при допустимых 600 мА
  • Ток вывода: 13,6 мА…20 мА при нормированных 20 мА
  • Мощность: до 58 мВт при допустимых 625 мВт (25 °C)
  • Срабатывание: на катушке не меньше 4,45 В при срабатывании до 3,5 В
  • Предельное напряжение: до 5,25 В при допустимых 6,5 В (130 % при температуре воздуха до 60 °C)
  • ±5 % номинала: Panasonic рекомендует держать на катушке 4,75 В…5,25 В (±5 % номинала), а здесь нижняя граница 4,45 В ниже 4,75 В: запаса по срабатыванию меньше, особенно на горячей катушке.
  • Обратное напряжение диода: 1N4148: 75 В постоянного обратного напряжения при нужных 10,5 В…15,8 В
  • Ток диода: 124 мА при допустимых 300 мА; VF ≤ 1 В нормировано только при 10 мА, при токе катушки падение больше — по графику IF–VF даташита
  • Выброс на ключе: 6,25 В при Uкэо 40 В

Худший случай: ток катушки — при наибольшем питании и самой холодной катушке с наименьшим сопротивлением; напряжение на ней — при наименьшем питании и наибольшем падении на ключе, а срабатывание — на нагретой катушке. Без температур расчёт идёт при температуре таблицы даташита (20 °C); сопротивление меди меняется примерно на 0,4 % на градус (Panasonic). Ток базы — при Iк/Iб из условий Uкэ нас даташита.

Схема с рассчитанными номиналами

Драйвер реле на NPN-транзисторе с защитным диодомВывод микроконтроллера ATmega328P через резистор R1 220 Ом подключён к базе транзистора VT1 P2N2222A; резистор R2 10 кОм между базой и эмиттером держит транзистор закрытым, пока вывод не настроен. Эмиттер соединён с общим проводом. В цепи коллектора — катушка реле K1 (5 В, 47 Ом), подключённая к плюсу +5 В. Параллельно катушке включён диод VD1 1N4148 катодом к плюсу.ATmega328P5 ВR1220 ОмR210 кОмVT1P2N2222A+5 ВK15 В, 47 ОмVD11N4148K1.1к нагрузкеобщий провод МК и реле

Скетч Arduino

const uint8_t RELAY_PIN = 7;

void setup() {
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);  // keep the relay off while the pin becomes an output
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);  // coil on
  delay(1000);
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);   // coil off, the diode takes the coil current
  delay(1000);
}

Единица на выводе включает реле во всех трёх схемах. Вывод сначала получает низкий уровень, потом становится выходом — так реле не щёлкнет при старте. У ESP32 сила выхода по умолчанию — 2 (~20 мА); силу 3 включает gpio_set_drive_capability(…, GPIO_DRIVE_CAP_3).

Расчёт выполнен по формулам и данным из источников, приведённых на этой странице, и не заменяет проверку: параметры компонентов у разных производителей и даже партий различаются. Перед применением сверяйте результат с документацией на конкретные детали.

Драйвер реле — транзисторный ключ, который по сигналу микроконтроллера подаёт напряжение на катушку реле, и защитный диод, который гасит выброс при выключении. Калькулятор считает ток катушки в худшем случае (наибольшее питание, самая холодная катушка с наименьшим сопротивлением), резистор базы для биполярного транзистора по условиям насыщения из его даташита или проверяет, нормировано ли сопротивление канала MOSFET при напряжении, которое доходит до затвора, и сравнивает напряжение на катушке с порогами срабатывания и предельным напряжением реле. Для реле Panasonic JW на 5 В, Arduino Uno и P2N2222A при комнатной температуре получается резистор 220 Ом и диод 1N4148.

Как пользоваться

  1. Реле. Выберите реле из списка — Panasonic JW или Omron G5Q на нужное напряжение — или введите данные своей катушки из таблицы даташита: номинальное напряжение и сопротивление (либо номинальный ток или мощность), напряжения срабатывания, отпускания и предельное в процентах от номинала.
  2. Питание катушки и его допуск. ±5 % — допуск обычного блока питания. Если катушка питается от 5 В USB через плату Arduino, измерьте напряжение под нагрузкой: оно бывает ниже 4,75 В, и тогда допуск нужно увеличить.
  3. Температура. «От» — самая низкая температура, при которой будет работать устройство: холодная катушка потребляет больше тока. «До» — температура нагретой катушки для «горячего старта»: она срабатывает при большем напряжении. Пустые поля — температура таблицы даташита, 20 °C у JW и 23 °C у G5Q.
  4. Микроконтроллер. У каждого в списке — уровень единицы, нормированный при определённом токе вывода, и предельный ток вывода из даташита. У ESP32 сила выхода по умолчанию — 2 (~20 мА), для силы 3 (~40 мА) есть отдельный пункт. Для другого микроконтроллера введите эти числа сами.
  5. Ключ. NPN-транзистор, N-канальный MOSFET или катушка прямо на выводе. Резистор R2 между базой и эмиттером (затвором и истоком) держит ключ закрытым, пока вывод после сброса не стал выходом.
  6. Защита от выброса. Один диод, диод со стабилитроном или диод с резистором.

Справа — резистор базы (или проверка MOSFET), токи и напряжения, выброс на ключе и список проверок: зелёные пройдены, жёлтые требуют внимания, красные означают, что схема в таком виде не годится. Ниже — схема с номиналами и скетч для Arduino. Все значения сохраняются в адресе страницы.

Как считается

Катушка. Ток катушки — I = U/R; у реле JW на 5 В это 5 / 47 = 106 мА, столько же, сколько в таблице даташита. Но сопротивление катушки имеет допуск ±10 % и меняется с температурой — у меди примерно на 0,4 % на градус, — а питание имеет свой допуск. Поэтому транзистор и диод рассчитывают на наибольший ток — при самой холодной катушке, — а срабатывание проверяют по наименьшему напряжению на нагретой:

R(T)=R20 [1+0,004 (T−20)],Imax=Uпит (1+δ)R(Tmin) (1−ε),Uкат min=Uпит (1−δ)−Uкл.R(T) = R_{20}\,[1 + 0{,}004\,(T - 20)], \qquad I_\text{max} = \frac{U_\text{пит}\,(1 + \delta)}{R(T_\text{min})\,(1 - \varepsilon)}, \qquad U_\text{кат min} = U_\text{пит}\,(1 - \delta) - U_\text{кл}.

Здесь δ — допуск питания, ε — допуск сопротивления катушки (у JW и G5Q — 10 %), Uкл — падение на открытом ключе: Uкэ нас биполярного транзистора или Imax · RDS(on) полевого. Реле гарантированно срабатывает, если Uкат min не ниже напряжения срабатывания нагретой катушки — оно растёт вместе с сопротивлением, — и не перегревается, если наибольшее напряжение на катушке не выше предельного. Panasonic советует держать напряжение на катушке реле постоянного тока в пределах ±5 % номинала.

Биполярный ключ. Напряжение насыщения в даташите гарантируется при определённом отношении токов коллектора и базы: у P2N2222A — 0,3 В при Iк = 150 мА и Iб = 15 мА, то есть при Iк/Iб = 10; у BC547 — 0,6 В при 100 и 5 мА, Iк/Iб = 20. Калькулятор берёт первую строку даташита с током не меньше тока катушки, задаёт ток базы по её отношению и добавляет ток резистора R2:

Iб=Imax(Iк/Iб)даташит+Uбэ нас maxR2,R1=UOH min−Uбэ нас maxIб,Iвывода max=UDD−Uбэ minR1.I_\text{б} = \frac{I_\text{max}}{(I_\text{к}/I_\text{б})_\text{даташит}} + \frac{U_\text{бэ нас max}}{R_2}, \qquad R_1 = \frac{U_\text{OH min} - U_\text{бэ нас max}}{I_\text{б}}, \qquad I_\text{вывода max} = \frac{U_\text{DD} - U_\text{бэ min}}{R_1}.

UOH min — уровень единицы, который даташит микроконтроллера гарантирует при токе вывода. Номинал R1 округляется вниз до ряда E24, а наибольший ток вывода считается, когда вывод отдаёт полное напряжение питания, а у транзистора наименьшее Uбэ из даташита (у P2N2222A — 0,6 В). Этот ток не должен превышать ток, при котором нормирован уровень единицы, и предельный ток вывода. Если наименьшее Uбэ в даташите не указано (у BD139), граница при Uбэ = 0 нефизична: калькулятор предупреждает, а отказ выдаёт, только если ток не укладывается и при наибольшем Uбэ. Нагрев транзистора — при выводе на полном питании: P = Uкэ насImax + Uбэ(UDD − Uбэ)/R1 с одним и тем же Uбэ из диапазона даташита, при котором мощность наибольшая. Если строка даташита с бо́льшим током (у STM32F103 — 20 мА) определена только характеризацией, калькулятор отмечает это. Расчёт R1 тот же, что в калькуляторе транзисторного ключа, только вместо коэффициента насыщения подставлены условия из даташита.

MOSFET. Затвор не потребляет постоянного тока, но резисторы R1 и R2 образуют делитель, поэтому на затворе Uзи = UOH min · R2/(R1 + R2). Сопротивление канала берётся из строки даташита с наибольшим напряжением затвора, не превышающим это. Если такой строки нет, открытие не гарантировано, даже если пороговое напряжение ниже: пороговое напряжение даташит определяет при токе стока 1 мА и меньше (у IRLZ44 — 250 мкА). Резистор R1 ограничивает бросок тока заряда затвора: R1 ≥ UDD/Iвывода. Подробнее о выборе транзистора под логический уровень — в статье «MOSFET и IGBT».

Выброс при выключении. Ток катушки не может прерваться мгновенно и при выключении течёт через защитную цепь. Напряжение на закрытом ключе:

Uпик=Uпит max+UF    (+ Uст со стабилитроном,  + ImaxR3 с резистором).U_\text{пик} = U_\text{пит max} + U_F \;\; (+\,U_\text{ст} \text{ со стабилитроном}, \; +\,I_\text{max} R_3 \text{ с резистором}).

Оно должно быть меньше Uкэо транзистора или его Uси max. Стабилитрон или резистор R3 в начале импульса рассеивают Uст · Imax или Imax2R3 — их выбирают по импульсной мощности. По рекомендации Panasonic постоянное обратное напряжение диода — в 2–3 раза больше напряжения питания в низковольтных схемах (в общем случае — в 10 раз), прямой ток — не меньше тока катушки, а отпускание с одним диодом становится в 2–5 раз дольше паспортного. Энергия катушки LI2/2 считается, только если индуктивность указана в даташите: в таблицах реле JW и G5Q её нет.

Пример: реле JW 5 В от Arduino Uno

Реле Panasonic JW1aSN-DC5V-F, катушка 5 В, 47 Ом, 106 мА; питание 5 В ±5 %; ключ P2N2222A; R2 = 10 кОм; диод 1N4148; температура — 20 °C, как в таблице.

  1. Ток катушки: до 5,25 В/42,3 Ом = 124 мА. Вывод ATmega328P такого не даст: предел — 40 мА, а уровень единицы гарантирован только до 20 мА. Нужен ключ.
  2. Транзистор. У P2N2222A ток коллектора до 600 мА и Uкэо = 40 В; строка насыщения 150 мА: Uкэ нас ≤ 0,3 В, Uбэ нас от 0,6 до 1,2 В при Iк/Iб = 10.
  3. Ток базы: 124 мА/10 + 1,2 В/10 кОм = 12,41 + 0,12 = 12,53 мА.
  4. Резистор базы: (4,2 − 1,2) В/12,53 мА = 239 Ом → 220 Ом. Ток вывода — от 3 В/220 Ом = 13,6 мА до (5 − 0,6) В/220 Ом = 20,0 мА: ровно на границе 20 мА, запаса нет.
  5. Напряжение на катушке: не меньше 4,75 − 0,3 = 4,45 В — больше 3,5 В срабатывания (70 %). Рекомендацию ±5 % (4,75…5,25 В) ключ на биполярном транзисторе от 5 В не гарантирует даже при точном питании: Uкэ нас до 0,3 В оставляет на катушке не меньше 4,7 В. Если нужен запас, возьмите MOSFET: у IRLZ44 от Arduino на затворе не меньше 4,2 · 10/10,27 = 4,09 В, это строка 4 В даташита (до 0,039 Ом), и падение не больше 4,8 мВ.
  6. Нагрев: до 0,3 · 0,124 + 1,2 · 3,8/220 = 58 мВт — кристалл теплее воздуха примерно на 12 °C.
  7. Диод: у 1N4148 постоянное обратное напряжение 75 В (нужно 10,5…15,75 В) и ток 300 мА (нужно 124 мА). Прямое падение не больше 1 В нормировано только при 10 мА; при 124 мА оно немного больше, по графику даташита. Выброс на коллекторе — около 5,25 + 1 = 6,25 В при Uкэо = 40 В. Отпускание — 10…25 мс вместо паспортных «не более 5 мс».

На морозе. Реле JW работают от −40 °C. При −40 °C сопротивление катушки падает до 47 · 0,76 · 0,9 = 32,1 Ом, ток — до 163 мА, и строки 150 мА в даташите P2N2222A уже не хватает. По строке 500 мА (Uкэ нас до 1 В, Uбэ нас до 2 В) получается R1 = 130 Ом, а ток вывода может дойти до 34 мА — уровень единицы на нём не гарантирован. С IRLZ44 тот же расчёт проходит: падение — до 6,4 мВ. Укажите в поле «Температура: от» самую низкую температуру, при которой будет работать устройство.

От 3,3 В. У STM32F103 уровень 2,9 В гарантирован до 8 мА. Для катушки JW на 12 В через P2N2222A нужно 5,3 мА в базу; по этой строке R1 = 300 Ом, но с Uбэ = 0,6 В ток вывода может дойти до 2,7 В/300 Ом = 9,0 мА — больше 8 мА. Тогда калькулятор переходит к строке 20 мА (уровень 2,0 В, определён по характеризации и в производстве не проверяется): R1 = 150 Ом, ток вывода 5,3…18 мА. С BC547, у которого Uкэ нас нормировано при Iк/Iб = 20, хватает и строки 8 мА: R1 = 750 Ом, 2,8…3,7 мА. Катушку JW на 5 В от STM32F103 биполярный ключ уже не потянет; AO3400A нормирован при 2,5 В, а на его затворе не меньше 2,9 · 10/10,18 = 2,85 В. У ESP32 по умолчанию сила выхода 2, около 20 мА: для JW на 5 В с P2N2222A ток вывода может дойти до 24,5 мА, поэтому нужна сила 3 — вызов gpio_set_drive_capability(pin, GPIO_DRIVE_CAP_3) из ESP-IDF — или MOSFET.

Реле: данные катушек

РелеКатушкаТокСрабатывание, не вышеОтпускание, не нижеПредельное
Panasonic JW, 5 В47 Ом106 мА3,5 В0,5 В6,5 В
Panasonic JW, 6 В68 Ом88 мА4,2 В0,6 В7,8 В
Panasonic JW, 9 В155 Ом58 мА6,3 В0,9 В11,7 В
Panasonic JW, 12 В270 Ом44 мА8,4 В1,2 В15,6 В
Panasonic JW, 24 В1,1 кОм22 мА16,8 В2,4 В31,2 В
Panasonic JW, 48 В4,4 кОм11 мА33,6 В4,8 В62,4 В
Omron G5Q-1, 5 В63 Ом80 мА3,75 В0,25 В9,5 В*
Omron G5Q-1, 12 В360 Ом33,3 мА9 В0,6 В22,8 В*
Omron G5Q-1, 24 В1,44 кОм16,7 мА18 В1,2 В45,6 В*
Omron G5Q-1A, 5 В125 Ом40 мА3,75 В0,25 В9,5 В*
Omron G5Q-1A, 12 В720 Ом16,7 мА9 В0,6 В22,8 В*

Данные JW — при 20 °C, предельное напряжение — длительно допустимые 130 % номинала для изоляции класса E при температуре воздуха до 60 °C (Panasonic ASCTB190E). Данные G5Q — при 23 °C. * У G5Q 190 % — наибольшее напряжение при колебаниях питания и температуре воздуха 23 °C, а не длительное, и с ростом температуры воздуха оно ниже (Omron J155-E1-16, график «Ambient Temperature vs. Maximum Coil Voltage»). Сопротивление у обоих — с допуском ±10 %. Что означает каждый параметр катушки, разобрано в статье «Электромагнитное реле».

Резистор базы для P2N2222A

Питание катушки — номинальное ±5 %, R2 = 10 кОм, температура таблицы даташита; расчёт калькулятора.

РелеArduino Uno, 5 ВSTM32F103, 3,3 ВESP32, 3,3 В, сила 3
JW, 5 В (106 мА)220 Ом, на границе 20 мАне годится — ток вывода110 Ом*
JW, 12 В (44 мА)560 Ом150 Ом**270 Ом*
JW, 24 В (22 мА)1,1 кОм620 Ом510 Ом*
G5Q-1, 5 В (80 мА)300 Омне годится — ток вывода150 Ом*
G5Q-1A, 5 В (40 мА)620 Ом160 Ом**300 Ом*

* У ESP32 ток вывода 40 мА — типовое значение при силе выхода 3, а не гарантия; уровень единицы — не ниже 2,64 В. С силой 2 по умолчанию (~20 мА) катушка JW на 5 В не проходит.
** По строке 20 мА даташита STM32F103 — она определена характеризацией и в производстве не проверяется.

Типичные ошибки

  • Нет диода на катушке. При выключении ЭДС самоиндукции поднимает напряжение на коллекторе выше Uкэо, и транзистор пробивается.
  • Диод развёрнут. Анодом к плюсу диод открывается, как только включается транзистор, и замыкает питание через ключ: транзистор или диод сгорают при первом включении. Катод — к плюсу питания катушки.
  • Катушка прямо на выводе. Ток обычной катушки — десятки и сотни миллиампер, а уровень единицы на выводе нормирован при единицах или десятках миллиампер: у ATmega328P — до 20 мА при пределе 40 мА. С большим током напряжение на выводе проседает ниже срабатывания реле, а выше предела вывод может выйти из строя.
  • Реле на 12 В от 5 В. Напряжение срабатывания JW на 12 В — до 8,4 В; от 5 В реле не включится. Катушку питают её номинальным напряжением, а общий провод питания катушки соединяют с землёй микроконтроллера.
  • Транзистор не насыщен. Ток базы по типовому h21э или резистор «на глаз» в 10 кОм дают ключ в активном режиме: на транзисторе остаются вольты, он греется, а реле получает меньше напряжения срабатывания. Ток базы задают по условиям Uкэ нас из даташита.
  • MOSFET без нормирования при вашем напряжении. У IRLZ44 и 2N7000 сопротивление канала указано только при 4–4,5 В и выше: от 3,3 В их открытие не гарантировано. Даже от Arduino делитель R1/R2 оставляет на затворе около 4,1 В — меньше 4,5 В, при которых нормирован 2N7000.

Схема целиком, разводка и детали — на странице «Драйвер реле на транзисторе». Сколько реле выдержит Arduino и его питание — в ответе «Сколько реле можно подключить к Arduino», а когда вместо реле лучше транзистор — в сравнении «Чем отличается реле от транзистора». Параметры транзисторов из калькулятора — в карточках 2N2222 и 2N3904, 2N7000 и BS170, Si2302, AO3400A и BSS138; для нескольких реле удобна сборка ULN2003.

Частые вопросы

Какой резистор нужен в базу транзистора для реле 5 В от Arduino?

Для реле Panasonic JW на 5 В (47 Ом, 106 мА) и P2N2222A — 220 Ом. Ток катушки в худшем случае — 5,25 В / 42,3 Ом = 124 мА; напряжение насыщения P2N2222A гарантировано при Iк/Iб = 10, значит, в базу нужно 12,4 мА и ещё 0,12 мА на резистор 10 кОм между базой и эмиттером. С уровнем 4,2 В на выводе ATmega328P и Uбэ нас до 1,2 В получается (4,2 − 1,2) В / 12,53 мА = 239 Ом, ближайший меньший номинал — 220 Ом. Ток вывода при этом — до (5 − 0,6) В / 220 Ом = 20 мА, ровно на границе, при которой нормирован уровень: на морозе, когда сопротивление катушки меньше, нужен MOSFET.

Какой диод поставить параллельно катушке реле?

Диод, чьё постоянное обратное напряжение в 2–3 раза больше напряжения питания катушки, а допустимый прямой ток не меньше тока катушки, — так советует Panasonic для низковольтных схем. Для реле на 5–12 В с током до 300 мА подходит 1N4148 (75 В постоянного обратного напряжения, 300 мА), для больших токов и напряжений — 1N4001…1N4007 (1 А, 50–1000 В). Диод ставят катодом к плюсу питания, анодом к транзистору.

Почему реле с диодом на катушке отпускает медленнее?

Диод замыкает ток катушки на неё саму, и он спадает медленно, рассеиваясь на сопротивлении обмотки. По оценке Panasonic отпускание становится в 2–5 раз дольше паспортного: у реле JW вместо паспортных «не более 5 мс» — до 10–25 мс. Если это важно, последовательно с диодом включают стабилитрон с напряжением, примерно равным напряжению питания, или резистор: ток спадает быстрее, но выброс на транзисторе растёт до Uпит + Uст + VF — его сравнивают с Uкэо. Медленное расхождение контактов ухудшает и разрыв постоянного тока, поэтому для нагрузок постоянного тока высокого напряжения Panasonic советует гасить выброс катушки варистором.

Можно ли подключить реле напрямую к выводу Arduino?

Обычное реле — нет. Катушке JW на 5 В нужно 106 мА, а у ATmega328P предел — 40 мА на вывод, и уровень единицы гарантирован только до 20 мА. Напрямую можно питать лишь катушку, ток которой укладывается в нормированный ток вывода, и диод на ней всё равно нужен: он принимает ток катушки при выключении. Если же вывод при этом переходит в высокоимпедансное состояние, например при сбросе, катушка опускает его ниже общего провода на прямое падение диода, около 1 В, а ATmega328P допускает не ниже −0,5 В — часть тока пойдёт через защитные диоды вывода.

Подойдёт ли MOSFET для реле от ESP32 или STM32 на 3,3 В?

Только такой, у которого сопротивление канала нормировано при напряжении на затворе не выше того, что даёт вывод. У 2N7000 оно указано при 4,5 и 10 В, у IRLZ44 — при 4 и 5 В, у BS170 — только при 10 В: от 3,3 В их открытие не гарантировано. AO3400A нормирован при 2,5 В (не больше 48 мОм): от STM32F103 с резисторами 180 Ом и 10 кОм на его затворе не меньше 2,85 В, и на нём падает несколько милливольт.

Сработает ли реле на 12 В от 5 В?

Нет. Напряжение срабатывания реле JW на 12 В — до 70 % номинала, то есть до 8,4 В, а от 5 В на катушке будет меньше 5 В. Катушку питают напряжением, на которое рассчитано реле, а микроконтроллер управляет только транзистором; его земля соединяется с минусом питания катушки.

Источники

  1. Panasonic. JW Relays: Power Relays (Over 2 A), Product Catalog (ASCTB190E, 2026.7) — с. 3, «Coil data»: сопротивление, ток и мощность катушек 5–48 В, срабатывание не выше 70 %, отпускание не ниже 10 %, предельное напряжение 130 % (класс E, 60 °C) и 120 % (класс B, 85 °C), отпускание не более 5 мс без диода, рабочая температура от −40 °C
  2. Panasonic. Relays Cautions for Use — напряжение на катушке реле постоянного тока в пределах ±5 %, рост сопротивления катушки около 0,4 % на 1 °C, таблица защитных цепей: диод (обратное напряжение, ток, отпускание в 2–5 раз дольше) и диод со стабилитроном; DC Load Guidelines: с диодом на катушке контакты хуже разрывают постоянный ток
  3. Panasonic. Definition of Relay Terminology (ASCTB41E, 2014) — номинальный ток и мощность катушки, напряжения срабатывания и отпускания, наибольшее допустимое напряжение
  4. Omron. G5Q PCB Power Relay (Cat. No. J155-E1-16) — с. 2: катушки G5Q-1 и G5Q-1A на 5–24 В, срабатывание не выше 75 %, отпускание не ниже 5 %, наибольшее напряжение 190 % при 23 °C (не длительное, с нагревом ниже); отпускание не более 5 мс
  5. Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B) — разд. 30.1: 40 мА на вывод, напряжение на выводе от −0,5 В до VCC + 0,5 В; табл. 30-1: VOH не ниже 4,2 В при 20 мА и VCC = 5 В
  6. STMicroelectronics. STM32F103x8, STM32F103xB datasheet (DS5319 Rev 20) — табл. 6: на выводе не ниже VSS − 0,3 В; табл. 7: 25 мА на вывод; табл. 37: VOH не ниже VDD − 0,4 В при 8 мА и VDD − 1,3 В при 20 мА (по характеризации)
  7. Espressif. ESP32 Series Datasheet v5.3; ESP-IDF v5.4.1 GPIO API Reference — сила выхода по умолчанию 2 (~20 мА), 3 — ~40 мА; табл. 5-3: VOH не ниже 0,8 × VDD, 40 мА (тип.) при наибольшей силе; gpio_set_drive_capability()
  8. Raspberry Pi. RP2040 Datasheet (build 2025-02-20) — табл. 614: сила выхода 4 мА по умолчанию; табл. 625: VOH не ниже 2,62 В при токе, равном силе выхода, сумма токов 50 мА; табл. 622: напряжение на выводе
  9. onsemi. P2N2222A (P2N2222A/D, Rev. 7), 2N3904 (2N3904/D, Rev. 3), BC546B…BC548C (BC546/D, Rev. 8), BD135/137/139 (BD139/D, Rev. 3) — Uкэо, ток коллектора, мощность и RθJA; Uкэ нас и Uбэ нас с условиями Iк/Iб, наименьшее Uбэ
  10. Vishay Siliconix. 2N7000/2N7002, VQ1000J/P, BS170 (Document Number 70226, Rev. F) и IRLZ44 (Document Number 91328, Rev. D) — RDS(on) и ID(on) при заданном напряжении затвора, пороговое напряжение, Uси
  11. Alpha & Omega Semiconductor. AO3400A 30V N-Channel MOSFET (Rev 3.1, July 2023) — RDS(on) не больше 48 мОм при 2,5 В на затворе, порог 0,65–1,45 В, RθJA 125 °C/Вт; 1,4 Вт — для t ≤ 10 с
  12. Vishay. 1N4148 (Document Number 81857, Rev. 1.6), 1N4001…1N4007 (Document Number 88503), BZX55 (Document Number 85604, Rev. 2.0) — постоянное обратное напряжение, прямой ток и прямое падение диодов; мощность стабилитрона BZX55 — 500 мВт

Где пригодится

Встроить калькулятор на свой сайт

Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах

<iframe src="https://gaw.ru/embed/relay-driver/" title="Калькулятор драйвера реле" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/relay-driver/">Калькулятор драйвера реле</a> — GAW.ru</p>
Автоподстройка высоты рамки

Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.

<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>

Обновлено .

Нашли ошибку в расчёте?