FETのスイッチング回路で…

質問

こんにちは
電子工作を始めたばかりの全くの初心者です。
いろいろ情報を集めているんですが、なかなか理解できませんので
簡単な質問をさせてください。

FETでD-Sに12V、電流180-480mA程度を流してON/OFFしたいと思っています。
（逆起電圧はありません）
ゲートにはOR GATEのCMOS ICの出力をつなぎます。

１）この出力とゲートの間にもうひとつトランジスタを入れてその
コレクタとゲートをつないでいる回路と
抵抗を入れるだけで直接FETをつないでいる回路がよくあります。
（モータードライバなど）
どう違うのでしょうか？
上述のような用途の場合、後者のやり方でいいでしょうか？

２）後者の場合、ゲートとの間に入れる抵抗値は
何を手がかりにどう計算すればいいでしょうか？

使おうかと思っているICは
TC74HC4075AP
http://www.semicon.toshiba.co.jp/prd/logic/index.html
（先ほどから、こちらのサイトのサーバーが一部ダウンしているようで
データシートへのたどり着けません、直接のリンクを載せることができず
お手数おかけします。）
FETは
2SJ377、438あたりです。

よろしくお願いします。

回答No.3

Teleskope · ベストアンサー

>>　HC4075(3入力ORゲート)の出力でFET（2SJ377、438あたり）をON-OFF駆動したい。FETの負荷は12V電源で電流180～480mA程度、逆起電圧はありません。
ゲートとFETの間にもうひとつトランジスタを入れてる回路がよくあります。私の場合は？
<<【以上意訳】

　確認しますが 2SJ ですよね？　なら「もうひとつトランジスタ」が絶対必要ですよ！ npnトランジスタ、例えば工作でよく使われてる 2SC1815 などで十分です。

　　　　　　　　　　　　　┬──┬ +12V
　　　　　　　　　　　　　│ 　 　│
　　　　　　　　　　　　　R2　　　S　2SJ377
　　　　　　　　　　　 　 ├── G　2SJ438 など
　　+5V　　　　　　　　 ｜　　　 D　
　　｜　　　　　　　　 C┘　　　 │
CMOS出力 ─R1─B　　　　負荷（無誘導）
　　｜　　　　　　　　 E　　　　　│
　　┷　　　　　　　　 ┷　 　 　 ┷
　　　　　　　　2SC1815など

　Pch（ピーチャン）のFETを使うのは、負荷をグランド側に置きたい場合なのかなと想像しますが、クルマとかですか？
R1,R2 は 数kΩ 程度。

　もし負荷を+12V電源側に付けても構わないのなら、2SJ でなく Nch の 2SK… という品名の FET を使えば、段間のトランジスタが不要です。

　　　　　　　　　　　　　┬ +12V
　　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　負荷（無誘導）
　　+5V　　　　　　　　 ｜
　　｜　　　　　　　　 D┘
CMOS出力 ─R3─G
　　｜　　　　　　　　 S
　　┷　　　　　　　　 ┷
　　　　　　　　　　2SK…

　R3 は数kΩ以下に。FET の D,G,S が上図と下図で違いますんで混乱のないように。　差し支えなかったら 負荷が何なのかとか、スイッチングのスピードや頻度が判る話を教えてください。

　余談；
FET とは『半導体でできたコンデンサなのだ』と思って下さい。このイメージは大切です、動作の理解や 周辺に付ける素子の値の決定に役立ちます。コンデンサが G-D間、G-S間、D-S間に入ってます。2SJ377 の場合 G-D間は約 600pF のようですね。

お礼

なんと回路図まで！描いていただき、詳しく、どうもありがとうございます

負荷はとりあえず、最初はバイクのウィンカーをLEDにすることです。
その後、FETのスイッチをいろんな物に使いたいと思っています。

『負荷をグランド側に置く』かどうかについては
それがどう違いを生むのか理解していないレベルです。
2SKを使った方が回路が簡単ですが
負荷をグランド側に置けないのはどういう場合でしょうか？

回答No.6

mtld

バイクは12Vなのですね？

でしたらHCシリーズを使いますとレギュレータが必要になると共に複雑になり且つ設計の自由度が狭められますので12Vで使える4000シリーズを使った方がよろしいと思います

4000シリーズはドライブ能力が低いのでトランジスタが必要になるかも知れませんがそれでも12Vで使える方のメリットが大きいでしょう

FETを止めてダーリントントランジスタにしても動作時だけですから電流が５～１０％位増える程度です　組み立て時の扱いも楽です

トランジスタを2個使ってダーリントンを作れば極性はどちらでも出来ます　しかもFETより安価です

お礼

そうなんですか。そっちの方がいいかもしれませんね。
ありがとうございます。

回答No.5

naru_fumi2005

今回のMOS FETがPチャネルであるのを見落としていました。
したがって、ここでのトランジスタは、ロジック反転ではなくてレベル変換ですね。
でも、これは、トランジスタでするより、MOS FETですることをお勧めします。

#4に関して、教えてください。
＞　クルマのボデイが電流の帰路になってる電装品（ボデイがプラス電源）を駆動する場合

1. 今後の参考に、ボディアース方式を採用していない車がありましたら教えてください(ホンダのNSXはアルミボディなので違うと思いますが)。

2. ボディが電流の岐路でボディが陽極である場合を教えてください。

回答No.4

Teleskope

>>　負荷はバイクのウィンカーをLEDにすることです。 <<

　了解しました、それなら配線は自由にできるでしょうから Pch をやめて Nch の power MOS-FET の使用をお進めします。

>>　負荷をグランド側に置けないのはどういう場合でしょうか？ <<

　クルマのボデイが電流の帰路になってる電装品（ボデイがプラス電源）を駆動する場合などですが、　今回のLEDのように ボデイに頼らず往復の配線ができる電装品なら、電源側でもグランド側でも自由ですね。回路が簡単になる方を選択しましょう。

お礼

助かります。ありがとうございます。

回答No.2

noname#26171

＞１）この出力とゲートの間にもうひとつトランジスタを入れてその
コレクタとゲートをつないでいる回路と
抵抗を入れるだけで直接FETをつないでいる回路がよくあります。
＞（モータードライバなど）
＞どう違うのでしょうか？

回路を見ないとなんとも言えませんが、単純に論理を反転させているのではありませんか？
ゲートＩＣの都合で、余りのゲートがなかったとか、（そもそもＯＲゲートだからどうやってもＮＯＴゲートにはできませんし）やむなくトランジスタでＮＯＴの代用をさせた、と。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

naru_fumi2005

> １）この出力とゲートの間
この出力の「この」は、CMOS ICの出力で良いのでしょうか。
もしそうであれば、CMOS IC出力→トランジスタ→FET とつながりますが、このような接続は100%しません。
なぜなら、FETのメリットはゲートの入力インピーダンスが非常に大きいのでFETを駆動する電力が不要になることにあるからです。
トランジスタではベースに少からず電流が流れるのでその分不利になります。
例外としては、スイッチング電圧が0.7～0.8Vしか取れないときくらいでしょう。
しかし、CMOS ICの出力は、Lレベルでほぼ0V、HレベルでほぼV_{DD}まで振れるので、今回は問題ありません。
トランジスタと(MOS)FETを両方使うときは、MOS FETを初段に、トランジスタを後段に配置します。
(∵MOS FETの非常に大きな入力インピーダンスのメリットとトランジスタの非常に小さな出力インピーダンスのメリットの良い所取りができるから。)

> 抵抗を入れるだけで直接FETをつないでいる回路がよくあります。
ゲート-ソース間に100kohm程度の抵抗を入れてV_{GS}を安定させて下さい。
CMOS ICとFETのゲートの間の抵抗は、10k～100kohmで良いでしょう。
(∵ゲート電流は限りなく0なので適当で良いのです。強いて言えば、CMOS ICの出力電圧がR_{G}とR_{GS}で分圧されてV_{G}になるのでスイッチング電圧が低くなります。)

FETは、MOSですよね? (済みません、面倒で調べてないので。)

お礼

『この出力』はCMOS ICの出力のことです。文章が変でした。すいません。

そうです。FETはMOS形です。

抵抗値は適当でいいんですね。
ありがとうございます。