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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM + MOSFET


Autor: Gerald *. (pyromane)
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Hallo

Ich habe einen PWM Signal mit 100kHz (lässt sich nicht ändern) und 
möchte mit diesem mehrere LEDs dimmen. Mit dem von mir bisher 
verwendeten MOSFET HUF76423D3 erhalte ich sehr schlechte Ergebnisse, vor 
allem sind die ersten Stufen (0-8% duty cycle) sehr ungenau regelbar.
Jetzt wollte ich mich erkundigen welche Faktoren bei der Auswahl wichtig 
sind und ob mir evnt jemand ein Beispiel für einen geeigneten MOSFET 
nennen kann (falls Möglich würde ich gerne auf Treiber verzichten und 
Logic Level MOSFETS einsetzen).

Vielen Dank.
EDIT: Datenblatt lässt sich leider nicht anhängen, hier der Link 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchil...

Autor: MaWin (Gast)
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Unter 8% von 100kHz sind weniger als 800ns Pulsbreite, also wenige als 
100ns Flanken sollte man erreichen.

Nein, du schaffst es nicht, die 1nF des MOSFETs ohne Treiber mit 
schwachen 20mA eines uC-Ausgangs in dieser kurzen Zeit noch sauber 
umzuladen, kein Wunder daß die LED da nicht mehr ganz sauber abdimmt.

Simpler Dreisatz! 1V * 1F = 1A * 1s.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Gerald *. (pyromane)

>verwendeten MOSFET HUF76423D3 erhalte ich sehr schlechte Ergebnisse, vor
>allem sind die ersten Stufen (0-8% duty cycle) sehr ungenau regelbar.

Das liegt neben der kleinen Pulsbreite und dem zu langsamen Umladen des 
MOSFTE Gates auch an der menschlichen Wahrnehmeung, siehe 
LED-Fading.

>Jetzt wollte ich mich erkundigen welche Faktoren bei der Auswahl wichtig
>sind und ob mir evnt jemand ein Beispiel für einen geeigneten MOSFET
>nennen kann

Wieviel Strom fliesst denn durch deine LED?

> (falls Möglich würde ich gerne auf Treiber verzichten und
>Logic Level MOSFETS einsetzen).

Das wird bei 100 kHz kaum was, es sein den, du willst weniger als 100mA 
schalten, dann könnte ein BSS138 gehen.
Du solltest besser darüber nachdenken, die 100kHz PWM DEUTLICH zu 
verringern, so auf 100-1000 Hz.

>EDIT: Datenblatt lässt sich leider nicht anhängen, hier der Link

Das ist auch besser.

MfG
Falk

Autor: Gerald *. (pyromane)
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MaWin schrieb:
> Unter 8% von 100kHz sind weniger als 800ns Pulsbreite, also wenige als
> 100ns Flanken sollte man erreichen.
>
> Nein, du schaffst es nicht, die 1nF des MOSFETs ohne Treiber mit
> schwachen 20mA eines uC-Ausgangs in dieser kurzen Zeit noch sauber
> umzuladen, kein Wunder daß die LED da nicht mehr ganz sauber abdimmt.
>
> Simpler Dreisatz! 1V * 1F = 1A * 1s.
Erklärt wohl einiges.
Werde mich mich wohl mach geeigneten Treiberbausteinen umsehen müssen.

Falk Brunner schrieb:
> Wieviel Strom fliesst denn durch deine LED?
Derzeit nur 10mA, da es sich, sollten aber später aber nur durch einen 
LED Cluster ca 2 A werden.

> Das wird bei 100 kHz kaum was, es sein den, du willst weniger als 100mA
> schalten, dann könnte ein BSS138 gehen.
> Du solltest besser darüber nachdenken, die 100kHz PWM DEUTLICH zu
> verringern, so auf 100-1000 Hz.
Ist leider eine fixe Frequenz, die ich nicht beeinflussen kann.

Der Artikel bezüglich LED-Fading ist mir bekannt und wurde in der 
Ansteuerung berücksichtig.

Danke für die bisherigen Antworten und Hinweise.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> 100kHz ... 2A ... Cluster
Das hört sich an wie ein optischer Mittelwellensender...

Gerald *. schrieb:
>> Du solltest besser darüber nachdenken, die 100kHz PWM DEUTLICH zu
>> verringern, so auf 100-1000 Hz.
> Ist leider eine fixe Frequenz, die ich nicht beeinflussen kann.
Die Konterfrage wäre: warum kannst du sie nicht beeinflussen?

Autor: Gerald *. (pyromane)
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Lothar Miller schrieb:
> Das hört sich an wie ein optischer Mittelwellensender...
Ich kann dich beruhigen, dem ist nicht so.

> Die Konterfrage wäre: warum kannst du sie nicht beeinflussen?
Ich hatte die Möglichkeit günstig an einige PCA9634 (=8-bit Fm + I2C-bus 
LED driver) zu kommen. Diese haben eine PWM Frequenz von 97kHz laut 
Datenblatt, ich messe allerdings 100kHz.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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>An additional 8-bit resolution (256 steps) Group PWM controller has
>both a fixed frequency of 190 Hz and an adjustable frequency between
>24 Hz to once every 10.73 seconds with a duty cycle that is adjustable
>from 0 % to 99.6 % that is used to either dim or blink all LEDs with
>the same value.

Geht das Dimmen über den "additional PWM Controller"? dieser läuft mit 
190Hz...

Autor: Gerald *. (pyromane)
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> Geht das Dimmen über den "additional PWM Controller"? dieser läuft mit
> 190Hz...
Leider nein.
Ich möchte jeden Ausgang separat steuern.

A 97 kHz fixed frequency signal is used for each output. Duty cycle is 
controlled through 256 linear steps from 00h (0 % duty cycle = LED 
output off) to FFh (99.6 % duty cycle = LED output at maximum 
brightness).

Das Datenblatt:
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCA9634.pdf

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Gerald *. (pyromane)

>> Geht das Dimmen über den "additional PWM Controller"? dieser läuft mit
>> 190Hz...
>Leider nein.
>Ich möchte jeden Ausgang separat steuern.

Dann nimm einen anderen IC, der Aufwand für einen Work Around lohnt sich 
nicht.

TLC59116 ist dein Freund.

MfG
Falk

Autor: Gerald *. (pyromane)
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Falk Brunner schrieb:
> TLC59116 ist dein Freund.
256-Step (8-Bit) Linear Programmable
Brightness Per LED Output Varying From Fully
Off (Default) to Maximum Brightness Using a
97-kHz PWM Signal
Einziger Vorteil, der IC hat bereits eine KSQ eingebaut, welche jedoch 
zu wenig Strom liefern kann.

Der IR2121 aus der MOSFET Treiberübersicht scheint mir noch am ehesten 
mit dem HUF76423D3 den Anforderungen gewachsen zu sein.
Bitte um Korrektur falls dem nicht so sein sollte.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Gerald *. (pyromane)

>> TLC59116 ist dein Freund.
>256-Step (8-Bit) Linear Programmable
>Brightness Per LED Output Varying From Fully
>Off (Default) to Maximum Brightness Using a
>97-kHz PWM Signal
>Einziger Vorteil, der IC hat bereits eine KSQ eingebaut, welche jedoch
>zu wenig Strom liefern kann.

Huch, wieso das denn? Die anderen Dinger ala TLC5922 machen nicht so 
einen Unsinn.

>Der IR2121 aus der MOSFET Treiberübersicht scheint mir noch am ehesten
>mit dem HUF76423D3 den Anforderungen gewachsen zu sein.
>Bitte um Korrektur falls dem nicht so sein sollte.

Dein HUF76423D3 ist ein 20A! MOSFET mit 37mOhm. Der ist "leicht" 
überdimensioniert.
Der IR2121 ist ein fetter Treiber. Kommt es dir nicht komisch vor, dass 
du einen 2A Treiber einsetzen willst, um einen 20A MOSFET mit unsinnig 
hoher PWM-Frequenz zu schalten, damit dann 2A LED Cluster leuchten?
Such dir einen gescheiten PWM-IC oder mach Soft-PWM, dazu ein 
sinnvoll dimensionierer MOSFET ala IRF7301 und alles ist gut, auch ohne 
Treiber.

MFG
Falk

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