mosfet LED treiber

paul p. schrieb:
> Ich brauche ein kurzes Feedback für eine Schaltung:

sieht merkwürdig aus. Wozu denkst du überhaupt den Transistor und die 
beiden Widerstände zu brauchen?`

einfach den Mosfet an den µC sollte auch gehen.

Lass R51 weg und mach R52 kleiner, so 680 Ohm bis 1kOhm (schwierig zu 
sagen ohne die Flussspannung der LED zu kennen, ich rechne mal mit 12V).

R18 (?) kann dann deutlich größer werden, so 6-10kOhm.

Bei der momentanen Dimensionierung sättigt der NPN viel zu hart und 
lässt sich ausserdem nicht abschalten, weil er ja Strom von oben über 
R51 bekommt.

IRF1205 ist kein LL-Fet.

Welche Flusspannung hat die LED? Überleg dir mal welche Spannung im ein- 
und ausgeschalteten Zustand am Gate und am Mikrocontroller anliegen.

Dietrich L. schrieb:
> Dann kannst Du Deine Schaltung
> verwenden - allerdings muss der Widerstand R51 ersatzlos entfallen und
> die anderen Widerstände noch richtig dimensioniert werden.

muss R52 dann nicht direkt auf die 24V?

Dietrich L. schrieb:
>> muss R52 dann nicht direkt auf die 24V?
>
> Ja natürlich - das habe ich noch gar nicht gesehen :-(

Nein! Welche Spannung verträgt das Gate? Ist das Lesen vom Datenblättern 
so aus der Mode?

Dietrich L. schrieb:
>> muss R52 dann nicht direkt auf die 24V?
>
> Ja natürlich - das habe ich noch gar nicht gesehen :-(

danke für die Bestätigung, da zweifelt man ja an sich selber wenn es 
kein andere sieht.

AW schrieb:
> Nein! Welche Spannung verträgt das Gate? Ist das Lesen vom Datenblättern
> so aus der Mode?

und wie soll es sie dann abschalten?

Bei geperrtem NPN liegt am Gate über R52 die Betriebsspannung (24 V) 
minus die Flusspannung der LED (xx V ?). Würde man den R52 direkt an die 
24V hängen dann liegen 24V am Gate, was der FET nicht so lustig findet 
(Datenblatt!).

Bei leitendem NPN liegt am Gate die Ucesat des NPN was zum Sperren den 
FET niedrig genug sein sollte.

Dietrich L. schrieb:
> also braucht man noch
> einen Widerstand vom Gate nach GND.

Stimmt den brauchts auch noch...

AW schrieb:
> Bei geperrtem NPN liegt am Gate über R52 die Betriebsspannung (24 V)
> minus die Flusspannung der LED (xx V ?).

die Flussspannung ist 24V. Damit hat man doch nirgends mehr ein hohen 
Potenzial in der Schaltung  - bin verwirrt.

Peter II schrieb:
> die Flussspannung ist 24V

woher weißt du das?

AW schrieb:
> woher weißt du das?

PS: Vorwiderstand ist schon in der LED die ich verwende verbaut..

sie braucht also 24V.

AW schrieb:
> Peter II schrieb:
>> die Flussspannung ist 24V
>
> woher weißt du das?

Einfach, wenn der FET einschaltet liegt über LED und Vorwiderstand 
zwingend knapp 24V an.

Ich würde da ne 12V Z-Diode für den Gateschutz verbauen. Muss man den 
Lastwiderstand noch so dimensionieren dass da nicht zuviel Wärme 
entsteht und dann den Basiswiderstand des NPN entsprechend neu 
dimensionieren und fertig.

THOR schrieb:
> Einfach, wenn der FET einschaltet liegt über LED und Vorwiderstand
> zwingend knapp 24V an.

Wenn R52 da bleibt wo er ist, dann ist das nicht so.

THOR schrieb:
> Ich würde da ne 12V Z-Diode für den Gateschutz verbauen. Muss man den
> Lastwiderstand noch so dimensionieren dass da nicht zuviel Wärme
> entsteht und dann den Basiswiderstand des NPN entsprechend neu
> dimensionieren und fertig.

Das ist sicher die bessere Lösung. +1

AW schrieb:
> THOR schrieb:
>> Einfach, wenn der FET einschaltet liegt über LED und Vorwiderstand
>> zwingend knapp 24V an.
>
> Wenn R52 da bleibt wo er ist, dann ist das nicht so.

Mh, offensichtlicher Fehler. Gehört natürlich direkt an 24V.

paul p. schrieb:
> bei seiner gate-threshhold-voltage von max 4v müsste
> der mosfet dann doch bei 5v schon voll durchschalten, oder?

nein. Ob es bei dir reicht ist abhängig vom Strom den die LED braucht.

> PS: oben wurde erwähnt, den mosfet doch direkt mit dem mikrocontroller
> zu steuern. bei meiner recherche bin ich allerdings bei den meisten
> projekten auf die steuerung mittels treiber gestoßen. ist die belastung
> für den mikrocontroller geringer wenn ein treibertransistor
> zwischengeschaltet wird, oder hat es andere vorteile / nachteile?

mit einen Treiber kann man den Mofet schneller schalten, der verringert 
die Umschaltverluste. Aber dann nimmt man einen richtiger Treiber und 
nicht nur einen Transistor.

Nimm einen LogicLevel-Fet dann hast du es einfacher.

paul p. schrieb:
> wenn ich das datenblatt richtig verstanden habe, kann ich bei 5v
> schaltpegel einen Strom von 10A schalten. Ist das richtig?
> 10A wären vollkommen ausreichend.

aber dann hat er noch 0.5V "Verlust" damit hast du 5W die die kühlen 
musst.

paul p. schrieb:
> wo kann ich den verlust ablesen?

P = U * I;

paul p. schrieb:
> soweit ist es mir auch klar. ich meinte wo ich die 0.5 v spannungsabfall
> ablesen kann?

aus dem Diagramm, was du gepostet hast.

Und zu deiner neuen Schaltung: R52 etwa 1kOhm und gegen 24V, von Gate 
nach Masse ne 12V Z-Diode.

So wie das jetzt ist, hast du immer noch 5V am Gate, aber invertiert. 
Das geht auch in Software.

Die 0,5V stimmen so nicht. Die gelten für 175°C Chip-Temperatur. Ob der 
FET so warm werden kann, hängt von sehr vielen, uns unbekannten Dingen 
ab.
Aber bei 25°C sinds immerhin 0,3V, das ergibt bei 10A 3W und das 
wiederum ergibt 330°C (kaputt) ohne Kühlung und immerhin 150°C wenn man 
den FET als D2PAK auf die Platine lötet und er damit Wärme an die 
Platine abgeben kann.

Unter diesem Gesichtspunkt würde ich mich nach ner Methode umsehen, wie 
man diese starke Erwärmung in den Griff bekommt.

Und da ist die Erhöhung von Ugs auf 12V am Einfachsten. Ergibt dann 
0,18V bei 10A, also nur noch 1,8W Verlustleistung.

Das sind jeweils Betrachtungen für den Fall, dass der FET dauerhaft 
Strom leitet. Bei PWM wirds weniger, es sei denn du hast nennenswerte 
kapazitive oder induktive Elemente in deinem Lastkreis. Ohne deinen 
LED-Aufbau zu kennen kann man das schwer sagen.

THOR schrieb:
> Das sind jeweils Betrachtungen für den Fall, dass der FET dauerhaft
> Strom leitet. Bei PWM wirds weniger, es sei denn du hast nennenswerte
> kapazitive oder induktive Elemente in deinem Lastkreis. Ohne deinen
> LED-Aufbau zu kennen kann man das schwer sagen.

viel weniger wird auch bei PWM nicht, weil die Umschaltverluste 
hinzukommen.

Peter II schrieb:
> THOR schrieb:
>> Das sind jeweils Betrachtungen für den Fall, dass der FET dauerhaft
>> Strom leitet. Bei PWM wirds weniger, es sei denn du hast nennenswerte
>> kapazitive oder induktive Elemente in deinem Lastkreis. Ohne deinen
>> LED-Aufbau zu kennen kann man das schwer sagen.
>
> viel weniger wird auch bei PWM nicht, weil die Umschaltverluste
> hinzukommen.

Rechne die mal aus, ist bei 2kHz vernachlässigbar.

THOR schrieb:
> Und zu deiner neuen Schaltung: R52 etwa 1kOhm und gegen 24V, von Gate
> nach Masse ne 12V Z-Diode.

1k @ 24V = 576 mW, wenn der NPN ein ist.
Ist der NPN aus, bleiben 12V entsprechend 144mW.

Das geht bestimmt hochohmiger!

Und bei 4701 Ohm Gatewiderstand kann man sich nen Treiber immer 
schenken, bei jeder PWM-Frequenz. Das wird immer arschlahm.

Dietrich L. schrieb:
> Da bei den Schaltungen von paul p. alle Widerstände den "Wert" 4701
> haben (sowas gibt es ja auch gar nicht)
Das ist dämlich bezeichnet, aber als Bauteilbeschriftung durchaus 
anzutreffen. Siehe da: http://iwenzo.de/smd-widerstand-codehilfe/

Da du jetzt nen Logic-Level FET mit sehr niedrigem Rdson verwendest, 
kannst du jetzt auch einfach das Gate über R49 an den uC Pin hängen.

Die linke Schaltung macht überhaupt keinen Sinn. Die macht keine 
Pegelwandlung, die beschleunigt die Schaltzeiten nicht.

Ob du bei diesem epischen Eiertanz was lernst, wage ich zu bezweifeln. 
Und noch viel mehr, ob es das Richtige ist.

Ich kenne ja deinen uC nicht, aber ein AVR darf 10mA (oder sogar 20?) 
pro Pin und 100mA insgesamt.

Ergo kannst du da mit nem 500 Ohm Widerstand direkt ans Gate gehen und 
bist auf der sicheren Seite. Die Schaltzeiten des FET werden eher 
langsam sein, aber bei 2kHz zählt mehr der niedrige Rdson als kurze 
Schaltzeiten.

Wenn man schnelle Schaltzeiten will/braucht, baut man ne Treiberstufe. 
Da ist dann wichtig zu wissen: Mit Pegelwandlung oder ohne. Und dafür 
dann wieder: Logic-Level FET oder nicht.

LL kommt mit den 5V vom uC aus, normaler FET nur bei geringen Strömen. 
Bei 3,3V ist man komplett in der LL-Region.

Die linke Schaltung sagst du? Professionell ist die nicht. Eher 
kompletter Murks. Im Grunde ist das ein Pegelwandler, aber beschissen 
dimensioniert und an 5V. Die Schaltung macht aus 5V uC-Pegel 5V 
Gate-Pegel. Und diese Nicht-Dienstleistung erbringt Sie auch noch mit 
dem Nachteil, dass der NPN hoch gesättigt betrieben wird und daher lange 
Speicherzeit hat. Und das Gate lädt nur über 4,7k Ohm auf, was sehr 
lange dauert.

Kurzum: Der FET schaltet langsam ein (Verlustleistung) und wenn er 
einmal abgeschaltet wurde, bleibt er länger aus als die PWM es vorgibt.
Die Schaltung verändert also den Duty-Cycle und sorgt für unnötige 
Verlustleistung.

Nee sorry, da sind 500 Ohm direkt an den uC-Pin echt besser.

Wenn man den Gate-Strom erhöhen will, macht man sowas wie Schaltung 2a:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Beispiel_LS_Treiber_1_2.png

Das sind 2 Transistoren in Kollektorschaltung. Die nehmen vom Pegel 
jeweils 0,7V weg (aus 0V/5V wird also 0,7V/4,3V), laden dafür das Gate 
schnell um. Weiterhin kann man den uC-Pin dann sehr hochohmig 
beschalten.

Paul P. schrieb:
> leider werde ich
> aus dem datenblatt nicht wirklich schlau. wieviel strom braucht der
> logiclevel mosfet um durchzuschalten?

der Strom ist nicht konstant. Es ist ein Kondensator der geladen wird. 
Er geht von fast unendlich auf 0. Aus dem Grund der Widerstand. Wenn du 
damit den Strom auf das Maximum begrenzt was der Atmel liefern kann ist 
alles sicher.

Εrnst B. schrieb:
> Atmel AVR sind CMOS. CMOS-Ausgänge können CMOS-Eingänge ansteuern.
> CMOS-Eingänge sind Fet-Gates.

gibt es nicht auch dort Limits? bei CMOS Ausgängen steht auch oft, wie 
viele Eingänge man dran hängen kann.

Und ein Fet mit großer Kapazität hat wenig mit einem CMOS-Eingang 
gemeinsam.

(ich habe die Widerstände bei mir auch weggelassen, weil in der Praxis 
die Ausgänge sogar kurzschlussfest sind)

Der Pin des atmega32 kann mehr Strom liefern, als laut absolute maximum 
ratings erlaubt ist.

Ergo: Es gibt eine maximale Lastkapazität die man ohne "Angstwiderstand" 
an den Pin hängen darf ohne die amr zu verletzen.

Wie groß die ist, weiss ich nicht.

24 LEDs, ja? Da tröpfeln gerade noch Anforderungen nach...

Was sind das für LEDs? Einzelne? Welcher Strom pro LED, welcher Strom 
maximal alle LED zusammen? Welche Flussspannung?

Paul P. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Wenn man den Gate-Strom erhöhen will, macht man sowas wie Schaltung 2a:
>>
>> https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Bei...
>>
>> Das sind 2 Transistoren in Kollektorschaltung. Die nehmen vom Pegel
>> jeweils 0,7V weg (aus 0V/5V wird also 0,7V/4,3V), laden dafür das Gate
>> schnell um. Weiterhin kann man den uC-Pin dann sehr hochohmig
>> beschalten.
>
> hat diese schaltung bei meiner anwendung einen vorteil?
> sonst bleibe ich bei der direkten ansteuerung.

Was der Vorteil ist, habe ich geschrieben.

> THOR schrieb:
>> Wie groß die ist, weiss ich nicht.
>>
>> 24 LEDs, ja? Da tröpfeln gerade noch Anforderungen nach...
>
> es sollen LED streifen in unterschiedlicher länge gedimmt werden max 10A
> bei 24V.

Also 417mA pro LED Streifen? Dafür brauchst du keinen extrem 
niederohmigen FET, dafür reicht auch ein BJT a la BC639. Den kann man 
dann mit 680 Ohm an der Basis anschließen.
10A pro LED-Streifen ist jetzt schwer vorstellbar.

Und wenn die unterschiedliche Länge haben: Haben die alle 24V 
Flusspannung?
Oder brauchen die kürzeren dann noch ne Strombegrenzung?

Nur, damit ich das richtig verstehe:

Ein einzelner LED-Streifen kann 24V 10A haben? Also 240 fucking Watt? 
Was ist das für ein LED-Streifen, wie führt der seine Wärme ab.

Schaltplan von den LED-Streifen bitte. Mit beabsichtigter Verschaltung. 
Sorry, ich werd nicht schlau aus dem, was du tun willst.

Paul P. schrieb:
> wenn ich das datenblatt richtig verstanden habe, kann ich bei 5v
> schaltpegel einen Strom von 10A schalten. Ist das richtig?

Nein.

Das Diagramm ist ein 'typisches' Diagramm. Die real je nach MOSFET 
Exemplar und Temperatur benötigte Gate-Spannung für die Kurve kann auch 
3.3 oder 6.6V sein.

Ausserdem willst du ganz durchschalten, und nicht einen halb 
verhungernden MOSFET als regelbaren Widerstand haben.

Nimm also was ordentliches, das auch spezifiziert ist bei 5V (4.5V) 
durchzuschalten, eben einen LogicLevelMOSFET.

Paul P. schrieb:
> und die widerstände (wert war da komischerweise automatisch
> drinnen) von dem fixen wert befreit.
Großes W kaputt?
Es macht durchaus Sinn, in einer Schaltung Bauteilwerte anzugeben - und 
zwar die, die man einzusetzen beabsichtigt.

THOR schrieb:
> Die linke Schaltung sagst du? Professionell ist die nicht. Eher
> kompletter Murks. Im Grunde ist das ein Pegelwandler, aber beschissen
> dimensioniert und an 5V.
Sinn machen könnte die, wenn der Widerstand von +24V käme, um FETs mit 
hoher UGS anzusteuern. Ist auch nett, dass sie invertiert, dann gehen 
beim Start des µC gleich mal alle LEDs gleichzeitig an.

Macht man den Kollektorwiderstand niederohmig genug und hat immer nur 
wenige LEDs an, kann man das Gerät auch im Winter draußen betreiben.

Gibt das eigentlich keine Bastelbücher mit Grundschaltungen mehr, dass 
man so einen S****ß hier diskutieren muss?

Paul P. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Nur, damit ich das richtig verstehe:
>>
>> Ein einzelner LED-Streifen kann 24V 10A haben? Also 240 fucking Watt?
>> Was ist das für ein LED-Streifen, wie führt der seine Wärme ab.
>>
>> Schaltplan von den LED-Streifen bitte. Mit beabsichtigter Verschaltung.
>> Sorry, ich werd nicht schlau aus dem, was du tun willst.
>
> http://www.dreamline.at/shop/product_info.php?info...
>
> die haben pro meter 20W und maximale länge von 10m. also 200W. natürlich
> nicht ganz die 240w aber fast. deswegen dachte ich sicherheitshalber 10A
> als zu schaltenden strom anzugeben.

Ok, ich vermute jetzt einfach mal, dass jeweils 7 LEDs ein Modul sind 
und die Module jeweils parallel geschaltet sind. Jeweils mit 
Vorwiderstand für 24V. Datenblatt gibts ja nicht.

Gut, dann addieren sich die Ströme tatsächlich und man kommt auf 10A.

Mein Vorschlag:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber
Diskreter Treiber 2a mit 1kOhm Widerstand zum uC Pin hin

dazu ein Logik-Level Mosfet mit möglichst geringem Rdson (ich hab hier 
im Thread schon 27mOhm gesehen glaube ich, das sollte reichen) und den 
ausreichend kühlen (mindestens DPak auf Leiterplatte gelötet, besser 
TO220 mit angeschraubter Kühlfahne).

Den kannst du mit 5V oder mehr speisen und es werden dann etwa 4,3V am 
Gate ankommen. Daher LL FET.

Das sind 2 Transistoren in Kollektorschaltung:
https://de.wikipedia.org/wiki/Transistorgrundschaltungen