Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mini Mosfettreiber für 3,3V


von David G. (mc19)


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Hallo zusammen!

Ich möchte eine kleine Schaltung zur Steuerung von LEDs bauen.
Die Leds sollten dauerhaft ein/aus geschallten werden, sowie über PWM 
gedimmt werden. Dazu sterbe ich in etwa eine Frequenz von ca 2kHz an.


Die Elektronik wird mit 4-10V DC versorgt.
Auf der Lastseite hängen Leds mit einer maximalen Spannung von 22V und 
4A.

Wie der Schaltplan im Anhang zeigt, habe ich für den Versuchsaufbau 
PMT29EN Mosfets verwendet, die über einen 56Ohm Gatewiderstand von einem 
Attiny angesteuert werden verwendet.

Der Mosfet kann einen maximalen Strom von 6A und einer maximalen 
Spannung von 30V laut Datenplatt ab. Die "gate-source threshold" 
Spannung liegt bei 1,5V.

Mein Problem ist, das der Mosfet ab einem Strom von 3A zu heiß wird.
D.h. dem Mosfet steuert mit 3,3V nicht genug durch. (bei ca. 5V 
Gatespannung sind die 4A kein Problem mehr.)
Das zweite Problem ist, das der Attiny nicht genug Leitung bereitstellt, 
um bei einer Frequenz von 2kHz den Mosfet schnell genug zu schalten.

Das ganze wäre vielleicht nicht so schwierig zu lösen, müsste die 
Schaltung nicht auf eine 3x1,5cm große doppelseitige Platine platz 
haben.

für die zusätzlichen Bauteile habe ich gerade noch ca. 1-1,5cm² Fläche 
auf der Platine frei.


Mit fröhliche Weihnachtsgrüße
David

von Roland .. (rowland)


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Sind 5V auf der Platine vorhanden? Wenn ja, einfach 2 
Bipolartransistoren als Gegentaktendstufe vorsetzen.

von Paul B. (paul_baumann)


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David schrob:
>Dazu sterbe ich in etwa eine Frequenz von ca 2kHz an.

Da ist dem Mosfet sterbenslangweilig.
;-)
MfG Paul

von Markus (Gast)


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Anderer FETs z.B. IRLR7821CPbF verwenden.
Eine gute Auswahl gibts beispielsweise hier: 
http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNavigation&N=0+4294841672

Die Cs am TS5204CX33 solltest noch überprüfen, gem. Typical Application
1uF zu 2.2uF

von Max H. (hartl192)


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Du könntest dem MCP1416 (SOT32-5) verwenden. Du musst für dessen 
Versorgung die 10V nehmen. Der MCP1416 erkennt unabhängig von der 
Betriebsspannung >2.4V sicher als high.

von David G. (mc19)


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5V währen schön.

Leider muss ich mit einer Eingangspannung von ca.4-10V zurecht kommen.

Mein erster Lösungsansatz wäre ein (schalt)regler der aus den 4-10V 
immer die 5V macht. Dann wäre eine Lösung sicher einfacher.
Leider konnte ich aber keinen solchen Regler finden der auf meiner 
Platine platz hat.
Deshalb bin ich auf die 3,3V gekommen.
Den Linearregler den ich zur zeit Verwendet hat nur 0,3v "Dropout 
Voltage". Und bei den ca 5mA wird selbst das SOT-23 Gehäuse nicht warm.

Wenn du einen 5V Regler weißt wäre ich natürlich Interessiert.


MfG
David

von Max H. (hartl192)


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David G. schrieb:
> 4-10V
4V wird knapp beim MCP1416. Der funktioniert laut Datenblatt ab 4.5V.

Der LTC1157 arbeitet mit 3.3V-5V. Ist ein dual Mosfet treibe im SOIC-8 
Gehäuse. Er hat eine Ladungspumpe eingebaut, du hast also mehr als nur 
die 3.3V am Gate. http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/lt1157.pdf

Der IRLML6244TR (SOT23) hat max. 27mΩ bei Vgs=2.5V.
Die max. Verlustleistung bei 70°C ist 0.8W.
Bei 4A durch 27mΩ hättest du 0.432W Verlust im FET

: Bearbeitet durch User
von David G. (mc19)


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Danke für die Schnellen Antworten!

Um das nochmal klar zu stellen ich habe eine Eingangspannung die 
irgendwo zwischen 4V und 10V liegt. Da der Attiny nur maximal 5v 
verträgt. brauche ich sowieso eine Regelung. Also muss von den min 4V 
noch einmal die "Dropout" Spannung abgezogen werden.

Der MCP1416 wäre wegen des kleine Gehäuses recht interessant wenn ich 
irgendwie auf die 5V komme.

Mit dem LTC1157 komme ich zwar auf schnellere Schaltzeiten. Jedoch 
steuert auch mit dem Treiber mein Mosfet ganz durch.
Gibt es überhaupt Mosfets die bei 3,3V ganz duchsteuern? Mein 
derzeitiger Mosfet hat ja auch eine "gate-source threshold" Spannung von 
1,5V und steuert nicht ganz durch.

MfG

von Max H. (hartl192)


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David G. schrieb:
> Gibt es überhaupt Mosfets die bei 3,3V ganz duchsteuern?
M. H. schrieb:
> Der IRLML6244TR (SOT23) hat max. 27mΩ bei Vgs=2.5V.

Dein Mosfet hat diese Werte:
        Typ   Max
RDSON:  29mΩ  36mΩ  @VGS=4.5V; ID= 5.1 A; Tj= 25 °C

: Bearbeitet durch User
von David G. (mc19)


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Danke für deine Antwort M.H.

Der  IRLML6244TR sieht in der Tat interessant aus. Sind 4A im SOT-23 
Gehäuse auf Dauer realistisch?

Ich muss zugeben das ich heute das erste mal von einer Ladungspumpe 
gehört habe. Gibt also der Treiber beim ansteuern einen kurzen höheren 
Spannungspegel aus, oder hält er die 5,4V (bei 3,3V Vin) am Ausgang die 
gesamte "ein" Zeit?


Also den 3,3V Spannungsregler beibehalten.
Als Mosfet den IRLML6244TR, und als Treiber den LTC1157.

Mfg

von Max H. (hartl192)


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Mit dem LTC1157 hättest du mehr als nur 3.3V am Gate. Bei 4.5V hätte der 
IRLML6244 nur noch max 21mOhm Rdson: Max 0.336W Verlustleistung.

: Bearbeitet durch User
von David G. (mc19)


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M. H. schrieb:
> Mit dem LTC1157 hättest du mehr als nur 3.3V am Gate. Bei 4.5V
> hätte der
> IRLML6244 nur noch max 21mOhm Rdson: Max 0.336W Verlustleistung.



Naja 0,336W ist zwar nicht viel, allerdings kommt die Schaltung in einen 
Schrumpfschlauch - da ist die Wärmeabfuhr nicht gerade optimal.

Hast du zu den LTC1157 einen Shop? ich kann den nirgends fingen?

von Max H. (hartl192)


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David G. schrieb:
> Hast du zu den LTC1157 einen Shop? ich kann den nirgends fingen?
Ich habe ihn bei Digikey gefunden.

von Max H. (hartl192)


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Den ISL55110 könntest du auch verwenden. Wenn du VH mit den 4-10V 
verbindest, hast du 4-10V an Gate des Fets.
http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/fn62/fn6228.pdf

Den ISL55110 habe ich bei Mouser, RS und Digikey gefunden.

von David G. (mc19)


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M. H. schrieb:
> David G. schrieb:
>> Hast du zu den LTC1157 einen Shop? ich kann den nirgends fingen?
> Ich habe ihn bei Digikey gefunden.


Danke da habe ich nicht gesucht da ich beim Digikey noch nie bestellt 
habe.

Da ich aber mehrere solche Platinen für mein vorhaben benötige sind mir 
4€ einfach zu teuer.

von Max H. (hartl192)


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M. H. schrieb:
> Den ISL55110 könntest du auch verwenden. Wenn du VH mit den 4-10V
Sry. ich habe erst jetzt gesehen, dass der ISL55110 min. 4V an VH 
brauch.

von Timm T. (Gast)


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David G. schrieb:
> Naja 0,336W ist zwar nicht viel, allerdings kommt die Schaltung in einen
> Schrumpfschlauch - da ist die Wärmeabfuhr nicht gerade optimal.

Dann schalt doch 2 parallel, halber Strom, halbe Spannung, viertel 
Leistung pro Mos, halbe Leistung (0.17W) auf 2 Mos verteilt.

von Max H. (hartl192)


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Alernativ fällt mir noch dieser FET ein: PMV16UN
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PMV16UN.pdf

        Typ   Max
RDSON:  18mΩ  23mΩ  @VGS=2.5V; ID= 5.1 A; Tj= 25 °C

Er hat total Gate Charge von max. 11nC. Mit 10mA hattest du ihn in 1.1µs 
geladen.

von David G. (mc19)


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Ich muss jetzt noch einmal zurück zum Mosfet.

Der IRL6372PbF hat laut Datenblatt nur 0,17mOhm bei 2,5V (max 6,5A) und 
max 30V. Also 2x max 0,272W Verlustleistung. Bei dem Mosfet von dir bin 
ich mit 22V über den max 20V des Datenblattes.

von David G. (mc19)


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M. H. schrieb:
> Alernativ fällt mir noch dieser FET ein: PMV16UN
> http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PMV16UN.pdf
>
>         Typ   Max
> RDSON:  18mΩ  23mΩ  @VGS=2.5V; ID= 5.1 A; Tj= 25 °C
>
> Er hat total Gate Charge von max. 11nC. Mit 10mA hattest du ihn in 1.1µs
> geladen.

D.h. ich könnte diesen ohne Treiber direkt am Attiny über einen kleinen 
Widerstand betreiben.
Mit zwei Parallel dürfte die Wärmeabfuhr auch kein Problem darstellen.



Wie findest du bitte diese genialen Mosfets??

von Bernd K. (bmk)


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TI hat da auch recht nettes im Programm:

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd16323q3&fileType=pdf

RDSon 5,4mΩ @ Vgs=3V, total Gate Charge 6,2nC, Gehäuse 3,3 x 3,3 mm.

von David G. (mc19)


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Bernd K. schrieb:
> TI hat da auch recht nettes im Programm:
>
> 
http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd16323q3&fileType=pdf
>
> RDSon 5,4mΩ @ Vgs=3V, total Gate Charge 6,2nC, Gehäuse 3,3 x 3,3 mm.

Ist halt zum Löten nicht mehr so einfach.

Meinst du das ich diesen bei 2kHz noch direkt an den Attiny hängen kann? 
(bei 3,3V)

Laut meiner Rechnung und einen maximalen Strom von 40mA sind das 155ns.
das wäre doch ok?


Mfg
David

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