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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mit welchem MOSFET 50 LEDs multiplex schalten?


Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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Hallo,

ich habe jetzt einige Stunden versucht mir das Wissen der Funktion von 
MOSFET-Transistoren anzueignen. Im Moment qualmt mir ein wenig der Kopf 
und ich bin nicht sicher ob ich es verstanden habe.

Ich möchte eine LED-Matrixanzeige aus sieben 5x7 Dot-Matrix Displays 
bauen. Mein Plan ist, die Zeilen jeweils über ein Schieberegister 
gefolgt von einem ULN2003A zu steuern. Die 5 Spalten will ich über 
Transistoren ansteuern. Der Stromweg ist so geplant: +5V -> 
Spaltentransistoren -> LED -> ULN -> GND.

Nun kann es ja passieren, das alle 49 LEDs einer Spalte gleichzeitig 
eingeschaltet sind. Bei einem Pulsstrom von 50mA je LED wären das schon 
knapp 2,5A! Sollte ich 100mA je LED benötigen (die LEDs verkraften 150mA 
Impulsstrom) wären es sogar 5A!

Nun meine Frage: Wenn ich einen P-Kanal MOSFET nehme, wie muss ich den 
beschalten? Also welcher Anschluss käme an Plus und was für einen 
Gate-Vorwiderstand brauche ich? Kann der MOSFET direkt an eine 
µC-Ausgang oder müsste da noch ein Bipolarer Transistor davor? Was für 
einen Transistor empfehlt ihr? Danke schon mal, für eure Hilfe.

Sven

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Sven Stefan (stepp64)

>Transistoren ansteuern. Der Stromweg ist so geplant: +5V ->
>Spaltentransistoren -> LED -> ULN -> GND.

Da fehlt noch eine Strombegrenzung durch Widerstand oder 
Konstantstromquelle.

LED-Matrix

>Nun meine Frage: Wenn ich einen P-Kanal MOSFET nehme, wie muss ich den
>beschalten? Also welcher Anschluss käme an Plus

Source.

> und was für einen
>Gate-Vorwiderstand brauche ich?

0..100 Ohm. Ist nicht so kritisch.

> Kann der MOSFET direkt an eine
>µC-Ausgang

Bei 5V Ansteuerung ja.

>Was für einen Transistor empfehlt ihr?

Siehe Link.

MfG
Falk

Autor: Jörg B. (manos)
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Was wird die Matrix im Endeffekt werden? Eine Anzeige oder eine 
Raumbeleuchtung? Sollte es NUR eine Anzeige werden und handelt es sich 
um normalen Betrachtungsabstand so würde ich die Stromwerte noch mal 
überlegen. Eine Matrix wird für gewöhnlich auch Zeilen-/Spaltenweise 
angesprochen, sodass niemals ALLE LEDs gleichzeitig an sind.
Vielleicht reichen schon 5-10mA LED-Strom für eine ausreichend helle 
Multiplex-Ansteuerung.

Oops, mein Fehler... 7 mal 5x7 Also doch 49 möglich.

Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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Die Vorwiderstände hatte ich zwischen ULN und LED eingeplant.

Das heist also, dass die positive Spannung an den MOSFETS nicht höher 
wie 5V sein darf? Oder könnte ich auch 9V an die Source der MOSFETs 
anlegen? Immerhin fällt ja an den MOSFETS, den LEDs, den Widerständen 
und den ULNs einiges an Spannung ab. Reichen da noch 5 Volt?

Sven

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Sven Stefan (stepp64)

>Die Vorwiderstände hatte ich zwischen ULN und LED eingeplant.

OK.

>Das heist also, dass die positive Spannung an den MOSFETS nicht höher
>wie 5V sein darf?

Nein, das heisst es nicht.

> Oder könnte ich auch 9V an die Source der MOSFETs
>anlegen?

Wozu?

> Immerhin fällt ja an den MOSFETS, den LEDs, den Widerständen
>und den ULNs einiges an Spannung ab. Reichen da noch 5 Volt?

Rechnen?

MFG
Falk

Sven

Autor: Michael P. (desilva)
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Ganz nebenbei: Guck Dir mal die Lichtausbeute der LEDs im Pulsbetrieb 
an... In "guten" Datenblättern findest Du da ein 
Strom-Helligkeitsdiagramm. Das "Optimum liegt bei 15-20mA. Bei 30 mA 
wird es etwas heller, ab 50 mA tut sich da nicht mehr viel...

Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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@Falk

Also kann ich auch 9V auf den MOSFET geben? Bei Bipolar-PNP geht es 
nämlich nicht, da die 9V dann über die Basis auf den Ausgang des µC 
schlagen würden und der sich dann verabschiedet.

Und wenn ich jetzt mal rechne, fallen an der LED 2V, an dem ULN 1,7V an 
einem Darlington PNP Bipolar noch mal 2V ab. Der Vorwiderstand müsste 
dann also einen negativen Spannungsabfall haben, damit ich noch auf die 
5V komme. Was nun über einen MOSFET abfällt weis ich nicht, da ich mich 
mit diesen Teilen (wie schon geschrieben) bisher noch nicht auskenne und 
deshalb hier versuche mein fehlendes Wissen etwas aufzubessern. Deshalb 
halt auch meine Überlegungen, die Spannung an dem Spaltentransistor 
etwas zu erhöhen.


@desilva

Bei den Dot-Matrix-Displays mit Bright Red LEDs hast du vollkommen 
recht, die werden tatsächlich ab 30mA nicht mehr heller (laut 
Datenblatt). Allerdings sind die Displays mit High Efficiency Red LEDs 
bei 30mA 4x heller wie bei 10mA. Das Diagramm ist an dieser Stelle aber 
zu Ende und die Kennlinie geht immer noch stark nach oben.

Aber grau ist alle Theorie. Ich werde es wohl ausprobieren müssen. 
Zumindest weiß ich jetzt erst mal wie man einen solchen MOSFET 
anschließt.

Gruß
Sven

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Sven Stefan (stepp64)

>Also kann ich auch 9V auf den MOSFET geben?

NEIN!

>Und wenn ich jetzt mal rechne, fallen an der LED 2V, an dem ULN 1,7V

Wieso 1,7V am ULN? Der hat eher 1..1,2V.

>5V komme. Was nun über einen MOSFET abfällt weis ich nicht, da ich mich
>mit diesen Teilen (wie schon geschrieben) bisher noch nicht auskenne und

Rechne mal mit 0,1..0,5V, je nach ON-Widerstand (RDSON). Dann reichen 
auch deine 5V.

MfG
Falk

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