Hallo Leute,
könnt ihr mir als Anfänger erklären, warum meine Schaltung nicht
funktioniert?
Ich versuche mit einem AVR (5V Pegel) drei P-MOSFETS (IRLML 2244)
anzusteuern um damit wiederum RGB LEDs anzusteuern.
Von Seiten des AVR lassen sich die 5 Volt auf die MOSFET Gates zu- und
abschalten. Dennoch leuchten die LEDs egal was ob 0V oder 5V an den
Gates anliegen.
Nach meinem Verständnis musste ich P-MOSFETS verwenden, da die RGB LEDs
eine gemeinsame Kathode besitzen. Die müssten doch die
Spannungsdifferenz von -7 V eigentlich sicher schalten.
Lars schrieb:> Die müssten doch die> Spannungsdifferenz von -7 V eigentlich sicher schalten.
Nö, die schalten immer durch, denn für den P-Kanal zählt nur die
Spannung zwischen Gate und Source. Die ist bei dir einmal -12V und
einmal -7V. Beide Level steuern den MOSFet sicher durch.
Die Schaltung im Anhang ist eine Möglichkeit für Highside Schalter mit
MC.
Lars schrieb:> Nach meinem Verständnis musste ich P-MOSFETS verwenden
Wenn der Mosfet an der Source 12V hat, dann kannst du ihn am Gate mit 0V
und 5V mehr oder weniger gut leitend machen. Aber aber nicht sperren.
Denn zum Sperren bräuchtest du 12V am Gate.
Wenn der AVR am Pin 12V toleriert, könnte man den Pin auch als
Open-Drain konfigurieren. Durch den PullUp Widerstand zwischen Gate und
Source wäre das Gate bei "geöffnetem" Mikrocontroller Pin somit auf dem
selben Level wie Source (=MOSFET sperrend) und mit "geschlossenem" Pin
würde das Gate auf GND gezogen (=MOSFET leitend).
user93403 schrieb:> Wenn der AVR am Pin 12V toleriert
Das tut er nicht - bitte nicht machen. Sowas ähnliches probiert der TE
ja schon und stresst damit die Schutzdioden des MC.
user93403 schrieb:> Wenn der AVR am Pin 12V toleriert, könnte man den Pin auch als> Open-Drain konfigurieren.
Mit dem großen Widerstand könnte das sogar gehen, aber ich halte das
nicht für Spezifikationskonform.
Matthias S. schrieb:> Nö, die schalten immer durch, denn für den P-Kanal zählt nur die> Spannung zwischen Gate und Source.
Richtig.
> Die ist bei dir einmal -12V und einmal -7V.
Falsch.
Da sind noch zwei 10k-Widerstände als Spannungsteiler für das Gate
vorhanden. Es sind also einmal -6V und im gewünschten Fall 'AUS' sind es
-3.5V.
Das Ergebnis bleibt zwar das selbe, denn für 'AUS' sollte das Gate
weniger als 0.4V (im Betrag) sehen. Und für 'EIN' mehr als 2.5V; beim
angedachten IRLML2244.
Das ist auch mit einer anderen Dimensionierung des Spannungsteilers
nicht zu erreichen.
Vielleicht würde eine Widerstandkombination möglich sein, wenn man einen
anderen MOSFET mit höherer Gate-Threshold hätte - sauber gelöst ist es
aber dann auch noch nicht.
Richtig ist die im Bild von Matthias S. vorgeschlagene Variante.
HildeK schrieb:> Da sind noch zwei 10k-Widerstände als Spannungsteiler für das Gate> vorhanden.
Da ist nur ein 10k Widerstand, der andere zwischen µC-Pin und Gate hat
10 Ohm.
Ich würde da aus Bequemlichkeit gleich einen integrierten Highsideswitch
oder einen Gatetreiber a la MCP1416 verbauen; der Bauteilcount halbiert
sich gegenüber der "normalen" Lösung von matzetronics, und so teuer sind
die auch nicht.
HildeK schrieb:> Falsch.> Da sind noch zwei 10k-Widerstände als Spannungsteiler für das Gate> vorhanden. Es sind also einmal -6V und im gewünschten Fall 'AUS' sind es> -3.5V.
Aber HildeK, der TE hat da gerade mal 10 Ohm zwischen MC und Gate. Da
fällt fast nix ab. Also nix von wegen falsch. Ich gebe zu, es fällt etwa
0,1% GS Spannung weniger am Gate an.
Alexander S. schrieb:> der Bauteilcount halbiert> sich gegenüber der "normalen" Lösung von matzetronics
Der TE muss nur den 10R raus und stattdessen den Basisvorwiderstand und
den Transistor reinfummeln. Evtl. hat er das in der Bastelkiste.
user93403 schrieb:> Da ist nur ein 10k Widerstand, der andere zwischen µC-Pin und Gate hat> 10 Ohm.Matthias S. schrieb:> Aber HildeK, der TE hat da gerade mal 10 Ohm zwischen MC und Gate. Da> fällt fast nix ab.
Ihr habt natürlich beide recht, die 10R habe ich leider als 10k
gesehen.
Aber für den IRLML2244 ist das dann sehr kritisch: dessen Maximum Rating
bei der Gatespannung beträgt 12V! Der 10R hätte dann mindestens mit 1k
gewählt werden sollen.
Also, auch in der Schaltung von Matthias S. muss dann noch am Kollektor
ein zusätzlicher Widerstand rein, z.B. gleich groß wie R1!
HildeK schrieb:> Aber für den IRLML2244 ist das dann sehr kritisch: dessen Maximum Rating> bei der Gatespannung beträgt 12V! Der 10R hätte dann mindestens mit 1k> gewählt werden sollen.
Wir haben aber auch noch Uce am NPN Transistor. Aber es stimmt
natürlich, wenn die Betriebsspannung genau 12V ist, klappt das so noch,
wenn es aber 13,6V oder so sind, dann ist Sense. Aber man muss bei
meiner Schaltung ja keinen Logiklevel FET nehmen, da geht jeder
konventionelle P-Kanal ohne LL.
Christian M. schrieb:> Wie wäre es mit einer 7V-Zenerdiode...?
Könnte man probieren (statt der 10 Ohm), aber es gibt nur 6,8V und 7,5V
Z-Dioden. Wird evtl. ein Wackeltanz, wenn die Betriebsspannung wg. der
RGB Streifen schwankt.
Christian M. schrieb:> Wie wäre es mit einer 7V-Zenerdiode...?
Gute Idee.
Matthias S. schrieb:> aber es gibt nur 6,8V und 7,5V Z-Dioden.
7.5V wäre doch gut, auch 8.2V gehen genau so, da bleiben immer noch fast
4V am Gate. Der genannte pMOS kann mit 2.5V am Gate locker die grob
geschätzten 250mA in der Schaltung des TO bedienen.
Matthias S. schrieb:> Wir haben aber auch noch Uce am NPN Transistor.
100mV, vielleicht nicht mal? Du bist trotzdem viel zu nahe an den
Grenzdaten.
Martin schrieb:> Warum beschäftigt sich kein Anfänger mehr mit den Grundlagen?> Jeden 2. Tag gibt es ein Topic mit diesem Problem.
Ist schon wieder "Groundhog Day"?
Beruhigend, dass nicht nur mich diese Déjà-vu-Erlebnisse plagen ...
Martin schrieb:> Warum beschäftigt sich kein Anfänger mehr mit den Grundlagen? Jeden 2.> Tag gibt es ein Topic mit diesem Problem.
Das ist heute so. Als „Maker“ kommt‘s halt auf‘s Machen an, nicht auf
die korrekte Durchführung oder gar die Grundlagen!
user93403 schrieb:> Wenn der AVR am Pin 12V toleriert, könnte man den Pin auch als> Open-Drain konfigurieren.
Es wurde nicht gesagt, welcher AVR Prozessor genau benutzt wurde. Aber
die AVRs, die ich kenne haben keine 12V-Toleranz. Da darf die Spannung
an den IO-Pins die Versorgungsspannung nicht überschreiten. Damit klemmt
der Prozessor die Spannung auf 5V und damit sind die FETs leitend. Für
den Prozessor ist es übrigens nicht gut, wenn Strom durch die
Schutzdioden fließt, weil dann ein Latch-Up erfolgen kann - besonders
wenn mehrere Ports gleichzeitig Strom in die Schutzdioden schicken.
Schon der Teiler von 10 kOhm und 10 kOhm liefert im Leerlauf eine
Spannung von 6V an den Port und hält somit die Spezifikation nicht ein.
Wer das Datenblatt der entsprechenden Bausteine nicht gelesen und
verstanden hat, sollte keine eigenen Schaltungen entwickeln. Das ist so
als würden Leute mit einer Kerze in einen Tank leuchten um zu sehen, ob
der leer ist.
RGBLED_PMOSFET.PNG
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