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資料名 概要 発行年月
Photorelayの特長、メカニカルリレーに対する優位性、アプリケーション事例等をご紹介致します。 2018年6月

フォトリレーとは?

リレーは、電気的に切り換えるスイッチで、大きく有接点リレーと半導体リレーに大別されます。

フォトリレーとは、発光素子(LED)と受光素子(MOSFET)で構成される半導体リレーです。主にシグナルリレーの置き換えとして使用されています。無接点であり、メカニカルリレーより長寿命であると言われています。

フォトリレーとは
大分類 小分類 備考
有接点
(メカニカルリレー)
シグナルリレー
  • 接点開閉電流2A以下で、信号、回線、高周波等の制御を目的としたメカニカルリレー
  • 高周波リレー含む
パワーリレー
  • 接点開閉電流2A超のメカニカルリレー
  • 制御盤向けの汎用リレー(一般リレー)、DC大電流を制御するパワーリレー等を含む
無接点
(半導体リレー)
フォトリレー
(MOSFET出力)
  • 出力側のデバイスとしてMOSFETを用いたリレー
  • 主にシグナルリレーの代替として用いられる
  • AC/DCどちらの負荷にも対応可能
  • 電流定格が概ね1A以上の製品を高容量フォトリレーと称している
SSR
(Solid State Relay)
  • 出力側のデバイスとしてフォトトライアック/フォトトランジスタ/フォトサイリスタ等の半導体デバイスを用いたリレー
  • フォトトライアック/フォトサイリスタはAC負荷に限定される

フォトリレーとメカニカルリレーはどの様に比較されるのか?

以下表は、フォトリレーとメカニカルリレーにおける一般的な5つの項目(実装面積、信頼性、消費電力、スイッチング特性、Hot Switch)で、比較しています。詳細は、関連するアプリケーションノートへ記載しています。

一般項目

フォトリレーとメカニカルリレー比較 一般項目
項目 フォトリレー メカニカルリレー
実装面積 省面積 大面積
信頼性 長寿命 接点部の磨耗・溶着のため寿命に制限有り
消費電力 低電圧駆動 駆動電流が大きい為、マイコン出力をブーストするバッファトランジスタが必要
スイッチング特性
  • 高速
  • 低ノイズ
  • 静音
  • 低速
  • 逆起電力やバウンスなどによるノイズが発生
  • 接点音有り
Hot switch対応 対応可能 スイッチが開くと、電流が遮断されアークが発生し、寿命が短くなる

メカニカルリレーとフォトリレーの電気的特性項目比較

本セクションは、メカニカルリレーの特性項目に相当するフォトリレーの特性項目の対比表になります。

フォトリレーとメカニカルリレーの電気的特性項目比較
メカニカルリレーの特性項目 解説 フォトリレーで相当する特性項目
コイル電圧、電流 コイルを適正に動作させるために
印加する電圧と流れる電流値
入力順電流(IF) , 入力順電圧(VF)
入力順電流の推奨動作条件(IF)
接点構成 接点の動作方式及びその接点数
例: ノーマリーON×1接点 (1a)
     ノーマリーOFF×1接点(1b)
     切換接点×1接点(1c)
接点の動作方式及びその接点数
例: ノーマリーON×1接点 (1a)
     ノーマリーOFF×1接点(1b)
接触抵抗 接点の抵抗値 ON抵抗(RON)
接点容量 接点に流せる電流と電圧 阻止電圧(VOFF)、オン電流(ION , IONP)
接点最大許容電力 実用上支障なく開閉できる負荷容量の最大値 出力許容損失(PD)
接点最大許容電圧 接点開閉電圧の最大値
駆動する負荷や電流によりディレーティング
阻止電圧(VOFF)
接点最大許容電流 接点開閉電流の最大値
駆動する負荷や電圧によりディレーティング
オン電流(ION , IONP)
時間特性 動作時間 コイルに定格電圧を加えた時点から接点が接触するまでの時間 ターンオン時間(tON)
復帰時間 コイルよりコイル定格電圧を取り除いてから接点が接触するまでの時間 ターンオフ時間(tOFF)
開閉寿命 機械的寿命 リレーの接点に通電せず、コイルに定格電圧を加えたときの開閉寿命 発光素子劣化データ及びトリガLED電流max値から動作可能時間を推定
電気的寿命 接点に規定負荷を接続し、コイルに定格電圧を印加したときの開閉寿命 発光素子劣化データ及びトリガLED電流max値から動作可能時間を推定
使用周囲温度 リレーが動作する周囲温度 動作温度(Topr)

フォトリレー選定ガイド及び設計時注意点

お使いのメカニカルリレーからの置き換えで適切なフォトリレーを選択する方法をご存知ですか?

このセクションではフォトリレーを選択する際に注意すべきいくつかの主要なポイントを紹介します。

接点構成

  • 接点構成の確認 (a接点 (1a), b接点 (1b) 等)
  • 東芝のフォトリレーは、1a, 2a, 1b, 2b, 1a1b接点を準備しています。

パッケージと絶縁耐圧

  • 実装スペースが足りない、高い絶縁耐圧が必要等ご要求に対し、産業向け小型パッケージの S-VSON4 からDIP パッケージまでの幅広いラインアップから選択頂けます。
パッケージと絶縁電圧

S-VSON4

VSON4

USOP4

SSOP4

SO6

2.54SOP4
MFSOP6

2.54SOP6

2.54SOP8

DIP4

DIP6

DIP8
BVS:500V 500V BVS: 1500V (Some with 3750V) BVS: 2500V
(Some with 5000V)

動作条件

  • VOFF(V) や ION(A)
    • VOFF: 安全にお使い頂くために、十分なマージンを考慮して下さい。
    • ION: ディレーテイングは動作環境を考慮して下さい。
      例)フォトリレー ION = メカニカルリレー ION ÷ 0.7@Ta:60℃

電気的条件

  • メカニカルリレーは一般的にON抵抗が低いのに対し、フォトリレーは高RON製品から低RON製品があります。メカニカルリレーよりも低いRONの高容量フォトリレーも準備しています。
  • メカニカルリレーとは異なり、フォトリレーでは、出力側に電圧が印加されるとリーク電流が流れます。リーク電流が懸念される用途については、東芝の低リーク(pA)製品を検討してください。

スイッチング特性

  • メカニカルリレーは、通常、シグナルリレーのスイッチングに数ミリ秒かかり、接点バウンス時間も考慮する必要があります。東芝は、スイッチング時間が1ms未満のフォトリレーと、0.01msの高速フォトリレーを備えています。バウンスはありません。

その他

  • 更に詳細なフォトリレーの選定方法や設計注意点は、関連するアプリケーションノートを参照ください。

高容量フォトリレー製品一覧

以下は、東芝のパッケージ、VOFF毎の高容量フォトリレー製品ラインアップになります。

全製品のフォトリレーについては、メインページを参照ください。

パラメトリック検索機能からでも検索可能です。

高容量フォトリレー製品一覧
Part PKG VOFF (V) ION (A) Status
TLP3543 DIP6 20 4 In mass production
TLP3553 DIP4 3 In mass production
TLP3100 2.54SOP6 2.5 In mass production
TLP3403 VSON4 1 In mass production
TLP3106 2.54SOP6 30 4 In mass production
TLP3406S S-VSON4 1.5 In mass production
TLP3544 DIP6 40 3.5 In mass production
TLP3102 2.54SOP6 2.5 In mass production
TLP3554 DIP4 2.5 In mass production
TLP241A DIP4 2 In mass production
TLP241AF DIP4 2 In mass production
TLP3123 2.54SOP4 1 In mass production
TLP3547 DIP8 60 5 In mass production
TLP3107 2.54SOP6 3.3 In mass production
TLP3545 DIP6 3 In mass production
TLP3542 DIP6 2.5 In mass production
TLP3103 2.54SOP6 2.3 In mass production
TLP3555 DIP4 2 In mass production
TLP3127 2.54SOP4 1.7 In mass production
TLP3122A 4pin SO6
1.4 In mass production
TLP3122 2.54SOP4 1 In mass production
TLP3823 DIP8 100 3 In mass production
TLP3109 2.54SOP6 2 In mass production
TLP3546 DIP6 2 In mass production
TLP3105 2.54SOP6 1.4 In mass production
TLP3556 DIP4 1 In mass production
TLP3825 DIP8 200 1.5 In mass production
TLP3145 2.54SOP4 0.4 In mass production 
TLP3548 DIP8 400 0.4 In mass production
TLP3549 DIP8 600 0.6 In mass production

Note: ES: Engineering Sample, MP: Mass production
         Specification for products currently under development is subjected to change.

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·設計および使用に際しては、本製品に関する最新の情報および本製品が使用される機器の取扱説明書などをご確認の上、これに従ってください。