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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IRFZ44N 12V 5A an Atmega8 PWM


Autor: JG (Gast)
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Hallo Miteinander,

Also es soll ein Springbrunnen mit LED um ein Farbspiel bereichert 
werden. Die vorhandenen LED-Module haben je 90 LED in 3 versch. Farben. 
(30 pro Farbe).
VCC (12V) fuer alle Farben gemeinsam, GND fuer jede Farbe ein Kabel, R's 
sind in den Modulen eingebaut, so dass ich 12V direkt auf das Modul, und 
ueber GND die jeweilige Farbe steuern kann.

Es sollen 8 dieser Module im Brunnen verbaut werden und ein Atmega8 soll 
per PWM die Signale fuer ein schoenes Farbspiel liefern.

Bin leider nicht so sehr bewandert wenn es um mehr als 500mA geht.
Nach Internet suche bin nun zu der Erkenntnis gekommen da MOSFET's zu 
verwenden. Doch wenn ich mich da in die Materie einlesen will, wird mir 
nur himmelangst. Das Netz ist voll von "MOSFET-RauchzeichenGeschichten".
Ich hasse es Elektronik zu grillen.

Also Forum und Internet habe ich schon durchsucht, und ziehmlich viel 
ueber die Verwendung von MOSFETs an uC's gelesen.

Da wird meist von MOSFET Treibern als IC und von LL-MOSFETs gesprochen. 
Alles sehr schoen, doch bin ich hier in der dritten Welt leider nicht so 
gut mit Komponenten versorgt wie Ihr in D und mittlererweile brennt mir 
die Zeit ein bisschen unter den Naegeln.

Mein Problem ist nun, dass ich mit dem was ich hier bekommen kann die 
Springbrunnen beleuchten kann.

Also MOSFETs habe ich IRFZ44N und bipolar Transistoren als 
komplementaere Paare bekomme ich hier nur einige ausgewaehlte.
zB. BC557/547  BD139/140.

Kann ich mein Vorhaben damit realisieren. Und hat mir jemand einen Link 
oder einen Vorschlag wie ich das bewerkstelligen kann.

Vielen Dank

Ju

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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JG wrote:

> Also MOSFETs habe ich IRFZ44N und bipolar Transistoren als
> komplementaere Paare bekomme ich hier nur einige ausgewaehlte.
> zB. BC557/547  BD139/140.
>
> Kann ich mein Vorhaben damit realisieren.

Wenn du dir das Ausgangskennlinienfeld des IRFZ44N ansiehst, dann
sättigt er bei einer Gate-Source-Spannung von 5 V (zweite Kurve
von unten) typisch bei etwa 20 A Drainstrom.  Das wird dir vermutlich
genügen. ;-)  Bei 4 A Drainstrom fallen an ihm noch ~ 100 mV ab
(linker Rand des Diagramms), das entspräche 25 mΩ Drain-Source-
Widerstand (Rdson).  Also auch wenn er nicht als "logic level"
zählt, da er erst bei höheren Gate-Source-Spannungen wirklich voll
durchsteuert, dürfte er für deine Anforderungen genügen, ohne dass
du eine weitere Beschaltung benötigst.  Du kannst das Gate des
FETs also direkt an den AVR-Ausgang schalten.

Allerdings schreibst du nicht, wie viel Strom deine Module benötigen,
und ich bin auch stillschweigend davon ausgegangen, dass dein AVR
mit 5 V betrieben wird.

Autor: JG (Gast)
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Hi Jörg,

[offtopic]
Es ehrt mich gleich von so hoher Stelle Antwort zu bekommen. Deine 
Beitraege sind echt Spitze.
[/offtopic]

Also Du hast richtig angenommen, mein AVR werkelt mit 5V.
Zu den Modulen (oder den LED darauf) habe ich leider kein Datenblatt, 
aber ich hab mal gemessen. Eine Farbe eines Moduls bei 12V zieht ca. 
300mA das ist von Farbe zu Farbe etwas unterschiedlich, doch nicht 
wesentlich.

300mA * 8 Module waeren dann 2.4A pro Farbe.

Das die 5V (es sind real 4,8V) am AVR reichen sollten um den IRFZ 
durchzusteuern hatte ich auch angenommen, hab einige Datenblaetter vor 
dem Kauf durchgelesen und dann das gekauft was meinen Anforderungen am 
naechsten kommt.
Doch die Praxis (auf dem Steckbrett) sieht etwas anders aus. (der MOSFET 
steuert nicht durch)
Das liegt offenbar an der Qualitaet der Komponenten die es hier zu 
kaufen gibt. (China 8. Wahl .... hab schon des oefteren Probleme damit 
gehabt)

Meine naive Idee also, Totempol mit zwei Transistoren, doch da hoert 
mein Verstaendnis auf und bin auf Hilfe angewiesen.

Ju

Autor: Z8 (Gast)
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>Springbrunnen

Wasser? Kabel Isolation untereinander und zum Wasser?

>R's sind in den Modulen eingebaut

wie? -> immer zwei LED-Ketten parallel? (china like)

mals mal bitte auf!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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JG wrote:

> Es ehrt mich gleich von so hoher Stelle Antwort zu bekommen.

Ist doch gar nicht hoch, ist doch Elbtal hier. ;-)

> Deine
> Beitraege sind echt Spitze.

Danke für die Blumen...


> Das die 5V (es sind real 4,8V)

Das ist ein Knackpunkt dabei.  In diesem Bereich ist der IRFZ halt
noch nicht komplett in der Sättigung, da zählt jedes mV.  Naja,
jede 100 mV jedenfalls.

Ich hab's mal mit dem Impulsgenerator simuliert, PWM von 20 kHz,
Last war eine alte 12 V / 35 W-Lampe, also ca. 3 A Laststrom.
Einen IRFZ44N habe ich nicht in der Kiste liegen, aber einen
IRFZ46N, und dessen Ausgangskennlinienfeld sieht im interessier-
enden Bereich sehr ähnlich zum 44er aus.

Im Oszillogramm ist jeweils unten die Gate-Source-Steuerspannung,
oben die Drain-Source-Spannung (die beim ausgeschalteten FET
natürlich weit aus dem Bildschirmbereich heraus geht).  Die beiden
Messwerte untendrunter zeigen den Spitzenwert der Gatespannung
und den niedrigsten Wert der Drainspannung.  Man kann deutlich
sehen, dass dieses Exemplar so bei ca. 4,8 V voll durchschaltet.
(Beim weiteren Erhöhen der Spannung über die 5 V hinaus ändert
sich dann nicht mehr viel.)

> Das liegt offenbar an der Qualitaet der Komponenten die es hier zu
> kaufen gibt. (China 8. Wahl .... hab schon des oefteren Probleme damit
> gehabt)

Wann das IR-Symbol drauf ist, kannst du davon ausgehen, dass sie
auch von IR sind.  Die Datenblattdiagramme zeigen ja typische
Werte, und wenn man sich in einem derartigen Übergangsbereich
befindet, spielen auch schon die Exemplarstreuungen eine große
Rolle.

> Meine naive Idee also, Totempol mit zwei Transistoren, doch da hoert
> mein Verstaendnis auf und bin auf Hilfe angewiesen.

Naja, zuvor noch die anderen Möglichkeiten:

. Kannst du vielleicht an den 4,8 V was drehen?  5,2 V, und du bist
  vermutlich schon aus dem Schneider.

. Kannst du eventuell 2 oder 3 FETs parallel schalten?  (Aber bitte
  welche aus der gleichen Serie.)  Das ist vom Materialaufwand immer
  noch einfacher, als die Ansteuerung mit einem Totem-Pole-Treiber.

. Bekommst du vielleicht doch noch andere Transistoren?  Tante Reichelt
  würde mir beispielsweise den IRF7401 für einen vergleichbaren Preis
  wie einen IRFZ44N verkaufen, aber der hat bei 4,5 V Ugs bereits
  einen Sättigungsstrom von 100 A.

Erst, wenn das alles nicht machbar ist, würde ich den Aufwand einer
Totem-Pole-Ansteuerung angehen.  Der Direktanschluss ist im Vergleich
dazu so schön einfach, dass ich diese Möglichkeit nicht freiwillig
aufgeben würde.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Falls du es unbedingt mit einer bipolaren Ansteuerschaltung und
dem IRFZ44N machen willst, sollte ungefähr sowas hier taugen.

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