PWM mit MOSFET - Probleme mit Störfrequenz im geschalteten Zustand

[Karl (Gast)]

Hallo,
ich hab ein kleines Problem bzw. eine Verständnisfrage.

Ich wollte / möchte eine Glühlampe (12V) dimmen.
PWM erfolgt über einen Atmega8
PWM-frequenz = 245Hz / 5V
P-MOSFET (IRF9024 oder FDD4243)angesteuert über NPN-Transistor 
(MUN5211).

Oszibilder:
flache Kurve = Gateansteuerung
hohe Kurve = Ausgang (Drain - Masse)

Schaltung ohne R11
Bild1: Ohne Last
Bild2/3/4: mit Last / Spannung am Gate

Schaltung mit R11 47k
Bild5: Ohne Last
Bild6/7: mit Last

Nun zu den Fragen:
- warum kommt es, ohne G-widerstand zu der 4kHz Frequenz, im 
geschalteten Zustand
- mit R11 = 47k läufts erstmal, aber da die 47k schon recht groß sind, 
kommt es sicherlich zu der "verzögerten" Ausschaltzeit des Mosfets

Hab schon R11 durch 10/25/10k ersetzt, gleiches Problem wie ohne R11.

Ohne Mosfet, alles kein Problem, PWM läuft sauber.

Mit Mosfet die Probleme, die 4kHz sind dann auch am Ausgang des Atmega 
zu messen

Woran kann das liegen?

Schonmal vielen Dank

[Falk B. (falk)]

@ Karl (Gast)

>    schaltung.png


R1 gehört dor nicht hin, dein Treiber ist so oder so schon relativ 
hochohmig.
Ausserdem ist deine Schaltung ein Mischmasch. Wie soll denn T2B 
arbeiten? Als einfacher Schalter in Emitterschaltung? Dann muss R6 weg.
Oder als Konstantstromquelle? Dann müssen die 2x10K an T2B weg.

>flache Kurve = Gateansteuerung
>hohe Kurve = Ausgang (Drain - Masse)

>- warum kommt es, ohne G-widerstand zu der 4kHz Frequenz, im
>geschalteten Zustand

Da fehlt wahrscheinlich ein passender Elko an deiner 
Versorgungsspannung. PWM zieht den Strom pulsförmig, das muss man 
puffern.

>- mit R11 = 47k läufts erstmal, aber da die 47k schon recht groß sind,
>kommt es sicherlich zu der "verzögerten" Ausschaltzeit des Mosfets

Das ist Mist. Man kann hier schon relaxt schalten, aber nicht mit 
MILLISEKUNDEN Anstiegszeit. Eher so 10µs.

Hab schon R11 durch 10/25/10k ersetzt, gleiches Problem wie ohne R11.

Ohne Mosfet, alles kein Problem, PWM läuft sauber.

>Mit Mosfet die Probleme, die 4kHz sind dann auch am Ausgang des Atmega
>zu messen

>Woran kann das liegen?

Versogungsspannung instabil.

[ArnoR (Gast)]

Karl schrieb:
> flache Kurve = Gateansteuerung
> hohe Kurve = Ausgang (Drain - Masse)

Was ist mit Gateansteuerung gemeint?

Die Spannung über R5? Das würde nur passen wenn die Skalierung dieses 
Kanals eine andere als bei der anderen Kurve ist und der Oszi mit seiner 
Masse am Gate hängt oder wenn an der Versorgung, dann mit Invertierung.

Oder die Spannung am Eingang der gezeigten Schaltung? Das passt wegen 
der Pegel nicht, der Mosfet würde leiten, wenn Ue=high ist.

Oder du hast am Mosfet gar nicht gegen Masse, sondern gegen Vcc 
gemessen.

Was also? Wäre schön, wenn deine Infos etwas klarer wären. Und die 
gesamte Dimensionierung ist kompletter Quatsch. Setz mal einen einfachen 
npn mit vernünftiger Schaltung/Dimensionierung ein und dann geht das 
auch.

Ich denke nicht, dass es an der Versorgung liegt. Man kann in Bild 1 
sehen, dass die Gateansteuerspannung schon zu steigen beginnt bevor 
die Drain-Masse-Spannung (~Versorgung) den kleinen Einbruch macht.

[Karl (Gast)]

Danke, für die schnelle Antwort.

R6 ist eigentl. nicht verbaut, war nur ein Test.

T2B soll als "Schalter" dienen, da ich den Mosfet nicht mit dem 5V vom 
Atmega ansteuern kann.

Die 2x10k von T2B sind im Transistor, ich such mal einen ohne.

  >R1 gehört dor nicht hin

Hab kein R1.

Noch die Schaltung für die 5V.
Am 12V Netzteil ist ein am Ausgang ein 4700uF Elko

Ripple auf 12V  5V  GND hab ich nicht.

[Karl (Gast)]

@ArnoR

Die Pegel sind unterschiedlich zum besseren sehen (5V und 10V).

Gateansteuerung (10V/dig) = gemessen am Gate nach Masse

Die hohe Kurve (5V/dig) = Drain gegen Masse

[Greg (Gast)]

Niederohmige Treiberschaltung eines Mosfets
R4 hat die Funktion einen definierten Maximalstrom zu begrenzen.
R5 soll sicherstellen, dass das Gate immer entladen ist. Auch sinnvoll 
bei der Fehlersuche.

Diese Schaltung ist nicht mit Spice simuliert worden. Es können sicher 
die Widerstandswerte entsprechend angepasst werden.
Beachte die Hinweise für die Leitungsführung.
Deine Oszibilder sehen sehr nach genau diesem Problem aus.
Gruß aus DN
Greg

[Greg (Gast)]

Ich habe noch ein paar Gedanken mehr gemacht zur Schaltung und vor Allem 
der stromführenden Leitungsführungen.
Als Q1 ist ein BC847 vorgesehen. Du kannst aber auch einen Versuch mit 
dem MUN.. machen Q2 und Q3 dürfen keine internen Widerstände haben. 
Einen Fehler hatte ich noch geschrieben, dass C1 und C2 in der Nähe von 
Q2 sein sollten. Das stimmt nicht. Die sollen in der Nähe von R3 sein. 
Also nicht im Hochstrompfad. An C1, C2 dann den 5V Spannungsregler mit 
dem Atmega dran. Einen Ground Testpunkt zum Messen kann am Emitter Q1 
auch nicht schaden.
Auch diesmal ist nichts mit Spice simuliert worden. Also selber 
optimieren.
Viel Erfolg!!
Gruß aus DN
Greg

[voltwide (Gast)]

Wesentlich einfacher wäre ein N-Kanal MOSFET, der direkt vom Port 
gesteuert wird. Die LED läge dann in der pos Leitung.
MOSFETs die mit 3,3V schalten für 12V-Betriebsspannung sind durchaus zu 
haben.

[Jörg E. (jackfritt)]

@Greg bist du sicher die 5V mit den 12V zu verbinden? Und der FET auf 
der Highside?
Bin nur kurz drüber aber irgendwie weiss ich nich so recht.

[Paul B. (paul_baumann)]

Jörg Esser schrieb:
> bist du sicher die 5V mit den 12V zu verbinden? Und der FET auf
> der Highside?
> Bin nur kurz drüber aber irgendwie weiss ich nich so recht.

Ich bin zwar nicht Greg, aber: Wo siehst Du die Verbindung von 12V und 5 
Volt?
Die 12 V gehen auf den Regler, der 5 Volt erzeugt. das steht auch 
dran.

>Und der FET auf der Highside?
Warum denn nicht? Das ist doch ein P-Kanal-Mosfet.

MfG Paul

[Helge A. (besupreme)]

Eine Löschdiode fehlt. Ein Elko für die 12V fehlt. Du hast 
Leitungsinduktivitäten, die erzeugen eine fast ungebremste Schwingung.

[Jörg E. (jackfritt)]

Paul Baumann schrieb:
> Jörg Esser schrieb:
>> bist du sicher die 5V mit den 12V zu verbinden? Und der FET auf
>> der Highside?
>> Bin nur kurz drüber aber irgendwie weiss ich nich so recht.
>
> Ich bin zwar nicht Greg, aber: Wo siehst Du die Verbindung von 12V und 5
> Volt?
> Die 12 V gehen auf den Regler, der 5 Volt erzeugt. das steht auch
> dran.
>
>>Und der FET auf der Highside?
> Warum denn nicht? Das ist doch ein P-Kanal-Mosfet.
>
> MfG Paul

Du hast vollkommen recht. Richtig lesen und gucken sollte man können. Er 
schreibt zum 5V Regler und nicht zu den 5V Versorgung ;)

Thx