MOSFETリレーの試作

フォレスターSKは…というかミニバンの類を除いて一般的な乗用車は大方そうだと思いますが、後席に子供を乗せるときにルームランプの明かりがサイドシルまで届かず、暗いことが気になっていました。

大人の目線では大したことではないとしても、子どもの場合は体格が小さい＝段差が大きいということになるわけで、視認性が悪いとリスクが高まり、思わぬ怪我の原因になると考えられます。
したがってルームランプに連動するLEDを追加する計画を立てることにしました。

ところがマイナスコントロールの無接点リレー（エーモン1557）は終売しています。
スバル車には伝家の宝刀「のれん分けハーネス」があり、そこのROOM線を用いてドア連動LEDを増設できるみたいですが、一方で社外品を取り付けるうえでECUがどれくらいのマージンを持っているかは不明です。

ヤフオクにはエーモン1557の同等品が出品されていたことから興味が湧き、調べてみるとMOSFETを使った回路であることが分かり、仕組み等について情報収集をして自作することにしました。
電子工作は殆ど経験がなく、この投稿をしている時点で導通確認までしか出来ていないので、ご覧になった方は参考程度に捉えてください。

＜追記＞
安定化電源を用いて、動作確認ができました。

いくつかの投稿やWEBの記事を閲覧するに、マイナスコントロール連動とするにはPチャネルのMOSFETを使う方が都合がよいようです。
ただしNチャネルのMOSFETと比べると種類が少なく、したがって単価もやや高くなる傾向があるようです。
とはいえ1セットで部品単価はせいぜい300円くらいですが。

今回の作成に用いた電子部品は
・MOSFET　2SJ438
・カーボン抵抗　200Ω
・カーボン抵抗　10kΩ
・一般整流ダイオード　1A

あくまでDIYレベルの話として、一般的な機械式（電流駆動）リレーと比べると、MOSFET（電圧駆動）リレーは情報収集をして、はんだ付けができれば完成するので、物理的工作の敷居はかえって低いかもしれません。
ただし誤った使用をすると破損や事故を起こしかねないので、取り付ける前には必ず動作確認をしなければなりません。

PチャネルのMOSFETはゲート（G）とソース（S）の電圧が等しいときにはソースからドレーン（D）には電流が流れません。
ゲートの接続先であるルームランプ連動線へと電流が流れるようになるとゲートの電圧が下がり、ソースからドレーンへと電流が流れるようになることから、マイナスコントロール連動のプラス出力リレーとして作動するという仕組みです。
PチャネルのMOSFETを使う場合、上述のカーボン抵抗はR1（ゲート・ソース間抵抗）とR2（ゲート抵抗）に用いられます。

本来は入力される電圧（車の場合は12v）や電流に対して、用いるMOSFETのスペックが適合していることを確認、またそのMOSFETのデータシートから適切な抵抗値を求める必要があります。
今回の回路は見様見真似で作っている試作であり”経過”なので、繰り返しになりますが閲覧された方には”参考程度”として頂きたいのです。
有り体に言えば「真似して何かぶっ壊しても、知らないかんね」ということです。

さて、実際どのように実装するかを考えている時間は楽しく、素人ながらに試行錯誤しました。
こねくり回していると、整流ダイオードのカソードマークが消えます。

電子工作に詳しい方にはツッコミ所があるかもしれませんが、ひとまずはんだ付けできました。
導通確認したところ、短絡はありませんでした。
下方２列に空きがあるので、抵抗と整流ダイオードは１列づつ開けても良かったですね。

MOSFETのドレーン（D）には基盤の裏側で銅線をはんだ付けし、そのまま引き出しています。
手持ちのコードで作成したので導線の色分けができず、余りの熱収縮チューブを見分けの為だけに入れています。
はんだ割れによるショートが懸念されるので、動作確認ができたらUVレジンかホットボンドで固めて、その上から更に熱収縮チューブを被せる予定です。

安定化電源になりうる物を発注したので、それが到着し次第にLEDの点灯試験をします。
動作確認がとれたら加筆します。

本日アリエクから届いた電源装置（ALIENTEK　DP100）で動作確認をすることができました。
念のため14vで5分ほど連続稼働させましたが、基板が熱を持つことはありませんでした。

めでたしめでたし🥳