Hallo,
zum Thema MOS-Treiber habe ich eine Frage. Genau gesagt möchte ich a)
PC-Lüfter und b) LEDs/Piezo-Summer über Treiberstufen steuern.
Die PC-Lüfter haben einen PWM-Eingang, den ich über eine Treiberstufe
mit einem Mikrocontroller verbinden will. Es wird dafür also keine große
Stromtreiberfähigkeit benötigt.
Die LEDs und Piezo-Summer sollen über den µC einfach nur ein- oder
ausgeschaltet werden. Der Piezo-Summer braucht nur eine angelegte
Gleichspannung zum Piepen.
Ich habe zwei Treiber-Arten mal als Bilder angehängt.
Nun frage ich mich, welche Art Treiberschaltung für die beiden
Verwendungen besser geeignet ist. Ein Treiber in Form eines Inverters
ist sicherlich besser geeignet für steile Flanken im Signal, da der PMOS
den Ausgangs-Pegel aktiv auf 5 V zieht. Allerdings muss bei einer PWM ja
keine große Kapazität umgeladen werden. Würde da dann nicht auch die
Variante mit dem Widerstand funktionieren? Wann sollte man die eine,
wann die andere Art nehmen? Und wie groß sollte der Widerstand dann
sein?
Vielen Dank!
inspire
> Ich habe zwei Treiber-Arten mal als Bilder angehängt.
Du hast jetzt nicht verstanden, was ein MOSFET-Treiber eigentlich ist.
Es ist die Schaltung vor dem MOSFET, damit man ihn schnell ein- und
ausschalten kann. Denn dazu braucht man eine höhere Spannung (meist 12V)
als der ansteuernde uC liefern kann, und mehr Strom wenn man schnell
schalten will, nämlich mehrere Ampere.
Handelsübliche fertige Bauteile sind MC34151, TPS2811, TC429, ICL7667
etc.
Man braucht sie nur, wenn man wirklich schnell schalten muss, oder
normale MOSFETs verwendet die 10V zum einschalten brauchen.
Weder für LEDs noch für PC Lüfter muss man aber wirklich schnell
schalten (PC Lüfter wollen gar nicht schnell geschaltet werden), und
netterweise gibt es auch MOSFETs die sich mit den 5V aus einem
uC-Ausgang direkt ansteuern lassen, die nennen sich LogioLevel MOSFETs
wie IRL530, IRF7401, Si2302DS und schalten LEDs, Piezo oder PC-Lüfter
+12V
|
LED mit Vorwiderstand, Piezo (nicht gleichspannungsfrei), PC-Lüfter
|
+--|>|-- +12V Beim PC-Lüfter eine Freilaufiode
|
--|I Si2302DS
|S
GND
Falls der uC-Ausgang auch ein Eingang sein kann, sollte man mit einem
Widerstand von ca. 100k nach Masse am Gate des MOSFETs ihn ausschalten
wenn es ein Eingang ist.
So ein direkt angesteuerter MOSFET lässt sich problemlos mit 100Hz, 1kHz
und (die kleineren mit) 10kHz schalten. Erst bei 100kHz und 1MHz machen
MOSFET-Treiber Sinn.
Ah vielen Dank! Ich kannte den Unterschied zwischen so einer normalen
MOS Stufe und einem Treiber wirklich nicht.
In deiner Skizze ist der Lüfteranschluss ja auch am die gleiche Stelle
wie die LED abgeschlossen. Das ist ja aber nur der Steuer-Eingang für
das PWM-Signal um die Drehzahl des Lüfters zu regulieren. Da würde doch
dann ein Kurzschluss auftrennen, da oben kein Widerstand ist?!
> Das ist ja aber nur der Steuer-Eingang für> das PWM-Signal um die Drehzahl des Lüfters zu regulieren
Wenn du einen Lüfter mit PWM Eingang hast,
kannst du deinen uC-Ausgang direkt dort anschliessen,
der ist ja schliesslich dafür gebaut,
und brauchst keinen Transistor und Freilaufiode.
http://www.formfactors.org/developer%5Cspecs%5CREV1_2_Public.pdf
Ah bei dem Lüfter steht für den PWM-Eingang eine Amplitude von 5 V. Da
dachte ich, es wäre gut, die 3.3 V von Mikrocontroller auf 5 V zu
erhöhen. Aber du hast natürlich recht, das wird auch so gehen. Danke!
inspire !! schrieb:> Da> dachte ich, es wäre gut, die 3.3 V von Mikrocontroller auf 5 V zu> erhöhen. Aber du hast natürlich recht, das wird auch so gehen.
Das ist jetzt neu. 3.3 Volt geht auch nicht mit jedem LogicLevel-FET.
Die PWM ist in dem Dokument nur teilweise spezifiziert oder zumindest
für mich etwas interpretationsoffen. Off muß unter 0,8 Volt sein. On
(Open Circuit) kommt nicht über 5.25 Volt vom Lüfter. Der muß also zum
Abschalten aktiv heruntergezogen werden.
Häufig gibt es zwischen on und off eine Grauzone. Hier ist mir nicht
ganz klar ob alles oberhalb von 0,8 Volt "on" ist oder ob der
Schwellwert höher liegt und wo dieser dann genau liegt. Ich vermute eine
Eingangssttufe mit einem Bipolartransistor, welche bei Überschreiten der
Basis-Emitter-Spannung anspricht. Dann würde es mit 3,3 Volt gehen. Dann
würden aber im On-Zustand im schlimmsten Fall über die Schutzdiode des
µC bis zu 5 mA in die Versorgungsspannung des µC abgeleitet werden. Die
Schutzdiode verträgt das zwar, aber es könnte trotzdem an anderer Stelle
ein Problem werden und sollte berücksichtigt werden, besonders wenn noch
andere Pins ebenfalls gleichzeitig in die Versorgung ableiten sollten.
Ach ja, bei Treiber Nummer 2 mußt Du dich mit dem Thema shoot through
befassen. Beim umschalten gibt es je nach Auslegung (Spannung und FETs)
eine Zone in der beide FETs gleichzeitig mehr oder weniger niederohmig
leiten, was einem vorübergehenden Kurzschluß nahe kommt.
MaWin hat dazu ein gutes Dokument verlinkt. Dort ist zu lesen daß der
Lüfteranschluß maximal bis zu 5 mA liefert wenn man diesen auf Masse
zieht. Ohne Verbindung hat diese Pin bis zu 5,25 Volt. Er muß also nicht
aktiv high gesetzt werden sondern besitzt wahrscheinlich intern einen
Pull-Up Widerstand. Über diesen fließt dann Strom zum Pin des µC,
welcher bei Dir weniger als die 5,25 Volt hat oder wie hoch auch immer
die Spannung jenseits des Pull-Ups tatsächlich ist. Die 5,25 Volt sind
ja nur der Maximalwert und nicht der tatsächliche Wert.
Wenn der µC nun mit seinen 3,3 Volt "high" sagt kommen noch grob
geschätzt 0,3 Volt für die Diode hinzu, so daß am Pin 3,6 Volt anliegen.
Dann fließen natürlich weniger als die 5 mA gegen Gnd. Unterstellen wir
ca. 5 Volt jenseits des Pull-Ups von 1000 Ohm, so sind es unter 2 mA.
Das kann man aber ohne Schaltplan nicht genau vorhersagen. Daher nehme
ich die 5 mA im worst-case an.
mit_widerstand.JPG
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nur_mos.JPG
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