Hallo Zusammen,
habe vor, einen 1 Meter langen LED-RGB Streifen mittels PWM-Signal
anzusteuern, welches von einem uC erzeugt wird.
Stehe nun vor folgender Problemstellung:
Der LED-RGB-Streifen hat eine gemeinsame Anode (+12V), sprich ich muss
GND an die einzelnen R-,G-,B-Streifen anlegen. Benötige also ein ein
Ground-PWM Signal.
Nach dreistündiger Recherche im Inet bin ich auf einige LED-Treiber ICs
mit PWM-Steuereingang gestoßen. Der Ausgang ist jedoch leider immer ein
positives PWM-Signal (z.B. +12V). Gibt es ICs, die PWM-gesteuertes
GND-Signal auf den Ausgang durchschalten? (gewünscht: 12V
1A....idealerweise als Stromquelle)
Könnte ich nicht alternativ eine invertierende Verstärkerschaltung als
Leistungsteil verwenden?
Kennt jmd dazu Schaltpläne für 12V 1A, PWM-fähig?
Da ich das Ganze insgesamt 3x (für jede Farbe) benötige, gibts denn da
schon kombinierte ICs?
Viele Grüße
Paul
Warum einen IC, geht doch mit Transistor/MOSFET und passenden
Widerständen genauso gut.
Ist dann nur die Frage was deine LEDs so an Strom brauchen etc.
wo ist das problem?
die PWM, die schaltet doch nur wischen Lo und Hi.
dann leuchtet bei dir die LEDs ebend bei Lo anstatt bei Hi.
musst hatlt den PWM wert invertieren
Als treiber kannst du einzeltransitoren, oder nen UDN298x oder ULN2003
nehmen (vergess immer welcher für welche richtung gut ist).
die sind bei reichelt zu cent-preisen zu bekommen.
Vielen Dank für die Antworten und Ratschläge.
Bin noch eher Neuling auf dem Gebiet und habe bislang nur theoretische
Kenntnisse im Fach "Schaltungstechnik" aus meinem Studium.
Habe festgestellt, dass ich ursprünglich eine falsche Vorstellung von
meiner Schaltung hatte.
Bräuchte bitte noch Hilfe bei der Entwicklung meiner Schaltung.
Wenn ich das jetzt richtig verstehe, dann könnte ich das doch durch eine
herkömmliche Emitterschaltung nach folgendem Prinzip realisieren:
Uq+ ---------- >|---------- Transistor C-E ----------- Uq-
+12V Diode Kollektor-Emitter GND
und das Ganze 3 mal, wobei Uq und die Anode der Dioden gemeinsam bleibt.
Da über C-E vom Transistor auch noch eine Spannung abfällt und
wahrscheinlich zum Schutz des Transistors noch zwischen Emitter und GND
ein Widerstand benötigt wird...dimensioniere ich meine Spannungsquelle
auf z.B. 14V (muss ich noch genau berechnen).
Jeder Transistor soll dann 1A schalten können....muss ich hier auf
Schaltgeschwindigkeiten achten? (gibt es Transistoren die zu träge für
PWM sind?)
Oder eine MOSFET-Lösung?
Was haltet ihr von einem BUZ11? Ist etwas überdimensioniert, aber dafür
kann ich ihn wahrscheinlich ohne zusätzlichen Kühlkörper betreiben.
Wenn ich diesen dann in einer Source-Schaltung, wie im Anhang, betreibe?
Diese Schaltung stammt aus dem Datenblatt, im Leistungskreis ist hier
nur der Lastwiderstand R_L eingezeichnet...., sprich ich ersetze diesen
durch meine LED-Stripes und die Schaltung ist fertig? (Keine weiteren
Schutz-Widerstände?)
Doch wie groß wird jetzt R_G?
V_GS ist mit typ. 3V angegeben, bei V_GS = V_DS und I_D = 1mA. Meine
LEDs benötigen aber genau 600mA, also I_D=600mA. Demnach komme ich laut
Datenblatt auf V_GS=3,3V. Jetzt müssen doch 1,7V an R_G abfallen, doch
bei welchem Strom?
Der UDN2987 wäre auch eine interessante Lösung, doch leider zu schwach
(I_OUTmax = 500mA). Hätte allerdings noch eine Frage dazu.
Beim Anlegen von 5V am Eingang, schaltet der Ausgang auf GND, doch
welchen Pegel führt der Ausgang wenn Eingang auf low? .....V_s?
Leider etwas viel Fragen auf einmal, bitte um Verständnis, da ich leider
noch nicht so viel Erfahrung in dieser Thematik habe und mit meinem
Projekt bald zum Ziel kommen möchte.
Nochmals besten Dank für die bisherigen freundlichen Antworten.
Gruß
Paul
Mhh, kure Frage: Weißt Du was ein MOSFET ist?
Wenn nein, dann mach dich erstmal schlau darüber. z.B.
http://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
oder in deinen Vorlesungsunterlagen. Super ist auch der Tietze Schenk
"Halbleiterschaltungstechnik".
Ein Mosfet ist vereinfacht gesagt ein Halbleiterschalter der Stromlos
angesteuert werden kann. Daher fließt im statischen Zustand kein Strom
in das Gate - ergo kein Spannungsabfall. Das Gate wirkt wie eine
Kapazität und benötigt Strom, wenn man mit einer hohen Frequenz zyklisch
den MOSFET an- und ausschaltet. Durch den Gatewiderstand kann man zu
einer festen Schaltfrequenz die Stromanstiegsgeschwindigket auf der
Drain-Source-Strecke einstellen (Gatestrom begrenzen).
Der BUZ11 wird es wohl ohne Probleme machen. Wichtig ist jedoch, dass
die Schwellenspannung zu deiner Gatespannung passt. Mit einem 3,3V
uController wird es jedoch etwas zu knapp werden. Im Datenblatt vom
BUZ11 (bitte mal runterladen und ansehen - da kann man einiges lernen)
sind Kurvenscharen abgebildet: Id über Uds mit Parameter Ugs. Da kannst
Du ablesen welchen Spannungsabfall und Verlustleistung dein MOSFET macht
bei einer bestimmten Gatespannung. Bei Intersil fangen die Kurven erst
ab 4V an, dadrunter leitet er wohl noch nicht richtig.
Ansonsten sind 600mA nicht soviel, dass Du nicht auch einen Transistor
nehmen könntest.
Den ULN2003 kannst Du ja auch zwei Transistorausgänge über je einen
Widerstand (Stromaufteilung garantiert) parallelschalten.
Hallo Michael,
danke für deine schnelle Antwort.
Was ein MOSFET ist, das weiß ich jetzt wieder =)....da kommen so waage
Erinnerungen auf.....Tietze/Schenk hat mir auch noch gut weitergeholfen.
Habe leider bislang nur auf dem Collegeblock mit MOSFETs experimentiert
;-)
Hab mir auch schon zuvor das Datenblatt des BUZ11 bei Reichelt
runtergeladen. (So bin ich auch auf die falsche U_GS=3,3V-Spannung
gekommen).
Wenn ich das richtig sehe, dann ist das doch noch einfacher als ich
ursprünglich dachte, da ich ja den R_G nicht brauche, bzw. da er ja
Bestandteil meiner 5V-Signalspannungsquelle (uC) ist und wie schnell der
BUZ schalten soll steuere ich ja über PWM. (Die
Stromanstiegsgeschwindigkeit ist hier doch eher unwichtig?)
Nach der von dir genannten Kennlinie (Id über Uds mit Parameter Ugs)
fallen dann bei Id=600mA und Ugs=5V ca. 0.1...0.2V Uds am BUZ ab, die
ich genau genommen noch bei meiner 12V-Versorgungsspannung
berücksichtigen muss. Ist es sinnvoll zur Linearisierung meiner
LED-Kennlinie einen weiteren Widerstand in Reihe zu schalten? bzw.
genügt es, nur die LEDs anstatt den Lastwiderstand zu verwenden.
Oder lieber gleich mit Stromquelle?
Kannst du mir alternativ einen Transistor dafür empfehlen?
> Den ULN2003 kannst Du ja auch zwei Transistorausgänge über je einen> Widerstand (Stromaufteilung garantiert) parallelschalten.
Wie meinst du das? Out1 und Out2 über R verbunden, und dann von Out1
meinen 600mA LED-Strang? Wie dimensioniere ich dann den Widerstand und
für welche Leistung? Habe mir schon das Datenblatt besorgt....doch ohne
Ziel.
Gruß
Paul
Habe mir mal einen BUZ11 besorgt...und meine Schaltung mit 5V
Signalspannung und nur mit dem LED-Streifen im Lastkreis ausprobiert.
Funktioniert. =)
Nachdem ich jedoch nochmals im Tietze/Schenk nachgelesen habe, musste
ich feststellen, dass ich das Prinzip der Sourceschaltung noch nicht
ganz verstehe. Bitte daher um Hilfe. (Sourceschaltung siehe Anhang)
Bei meiner bisherigen Schaltung habe ich R_D mit meiner Last (LEDs)
ersetzt.
Hat auch soweit funktioniert.
Bei der Schaltung im Anhang ist doch U_a der Ausgang, sprich hier wird
meine Last angeschlossen? Wofür ist denn dann R_D?
R_S dient zu Linearisierung der Kennlinie wegen der
Temperaturabhängigkeit.
Meine LEDs brauchen 12V, heißt das, dass dann über die Spannung über R_S
+ U_DS 12V ergeben muss?
Bedeutet das dann, dass ich über das Spannungsteilerverhältnis (r_ds +
R_s) zu R_d, meine Spannung für den an U_a angeschlossenen Verbraucher
steuere?
Kennst sich jmd mit der weiter oben genannten Parallelschaltung vom
ULN2003 aus?
Gruß
@ Paul M. (Gast)
>Bei meiner bisherigen Schaltung habe ich R_D mit meiner Last (LEDs)>ersetzt.
OK.
>Bei der Schaltung im Anhang ist doch U_a der Ausgang, sprich hier wird>meine Last angeschlossen?
Jain. Die Schaltung ist eher allgemein gehalten und im Linearbetrieb
gedacht. Dort kommt dann das Ausgangssignal als U_a raus. Ist aber nur
was für leistungsareme Signalverarbeitung, nix für Leistungsstufen.
> Wofür ist denn dann R_D?
Der Arbeitswiderstand. Siehe oben.
>R_S dient zu Linearisierung der Kennlinie wegen der>Temperaturabhängigkeit.
Im Linearbetrieb. Im Schaltbetrieb fällt der weg.
>Meine LEDs brauchen 12V, heißt das, dass dann über die Spannung über R_S>+ U_DS 12V ergeben muss?
Nööö. Über R_s und dem MOSFET dürfen in Summe nicht mehr Volt abfallen,
wie die Versorgungsspannung -12V hergibt.
>Bedeutet das dann, dass ich über das Spannungsteilerverhältnis (r_ds +>R_s) zu R_d, meine Spannung für den an U_a angeschlossenen Verbraucher>steuere?
Im Linearbetrieb ja. Bei PWM mit Schaltbetrieb nein.
>Kennst sich jmd mit der weiter oben genannten Parallelschaltung vom>ULN2003 aus?
Einfach zwei Ausgänge direkt parallel schalten, das sind
Open-Drain-Ausgänge. Siehe Ausgangsstufen Logik-ICs.
MFG
Falk
Danke für die schnelle Antwort,
hast mir sehr weitergeholfen.
Michael wrote:
> Den ULN2003 kannst Du ja auch zwei Transistorausgänge über je einen> Widerstand (Stromaufteilung garantiert) parallelschalten.
Zwei Ausgänge direkt parallel schalten, also beide Input und Output-Pins
je miteinander verbinden. Doch wo kommt der Widerstand hin?
Habe insgesamt 3m RGB-LED Streifen, brauche also für einen Meter 3 FETs.
Insgesamt sind das 9.
Dürfte doch eigentliuch keine Probleme machen, wenn ich's wie im Anhang
aufbaue? (eine LED entspricht immer einer Farbe des LED-Streifens mit 30
LEDs = 600mA)
Nochmals Danke für Deine Bemühungen.
Gruß
Paul
@Paul M. (Gast)
>je miteinander verbinden. Doch wo kommt der Widerstand hin?
In Reihe zur LED.
>Dürfte doch eigentliuch keine Probleme machen, wenn ich's wie im Anhang>aufbaue?
Vorwiderstände fehlen. Und über Bildformate solltest du dich auch
mal informieren.
MfG
Falk
alles klar....die nächsten Schaltpläne werden *.PNG's =)
Stimmt die Widerstände fehlen.....sind aber schon Bestandteil meines
flexiben LED-Bandes.
Dachte der Widerstand hat was mit der Parallelschaltung der
ULN*-Ausgänge zu tun. So ist er ja lediglich ein Vorwiderstand.
Aber werde wohl erst mal die BUZ11-Lösung vorziehen und mich an die
Reichelt-Bestellung machen =).
Ich setz mal Bilder rein, wenn's fertig ist.
Danke für die Hilfe.
Gruß
Paul
@ Paul M. (Gast)
>Aber werde wohl erst mal die BUZ11-Lösung vorziehen und mich an die>Reichelt-Bestellung machen =).BUZ11? Das ist nun wirklich ein Oldie. Nimm was von Ratiopharm, ähhhh,
IRF. Z.B. IRF7103, dort sind sogar zwei MOSTETs drin.
Siehe auch Mosfet-Übersicht.
MFG
Falk
Habe mir gerade das Datenblatt des IRF7103 besorgt.
Danke, ist auf jeden Fall die bessere Lösung....und noch dazu günstiger.
Habe ihn bislang nur in SO-8-Ausführung gefunden....ist das SMD? Oder
gibts den auch mit "richtigen Beinchen" =)?
Nur aus Interesse, kann man den denn eigentlich auch brücken, damit ich
auf I_D=6A käme? Also Parallelschalten durch verbinden von
Source_1-Source_2, Gate_1-Gate_2, Drain_1-Drain_2?
Gruß
Bei Transistoren (auch Mehrfach Opendrains z.B. ULN 2xxx) kann man die
Ausgänge nicht "einfach" parallel schalten.
Grund: Transistoren haben einen negativen Temperaturkoeffizienten - sie
leiten besser (kleinere Uce Spannung) bei steigender Temperatur.
Da man fast nie zwei Transistoren mit genau den selben Eigenschaften
bekommt würde bei einer harten Parallelschaltung schon im ersten Moment
eine ungleichmäßige Stromaufteilung passieren. Im Betrieb würde sich
durch die ungleichmäßige Stromaufteilung die beiden Transistoren
ungleichmäßig erwärmen. Der wärmere der beiden Komponenten leitet den
Strom besser, dadurch steigt die Verlustleistung und er wird noch
wärmer. In der Literatur nennt sich das "thermal runaway". Bei zwei
Bauteilen und einem Strom nur unwesentlich größer als einer ihn tragen
kann ist der Effekt nicht dramatisch. Bei beispielsweise 100
Transistoren mit 90 fachen Strom eines einzelnen Transistors wird es
vermutlich ohne besondere Maßnahmen sehr schnell knallen.
Normalerweise begegnet man diesem Effekt, indem jeder Transistor im
Emitterzweig einen eigenen Widerstand erhält und sich selbst dadurch
eine lokale Rückkopplung erzeugt (z.B. bei HiFi Verstärkern mit linearen
Transistoren).
Beim ULNxxx geht dies nicht, da alle Emitter über GND gekoppelt sind.
Daher ist meine Empfehlung zur besseren Stromaufteilung je einen kleinen
Widerstand in den Kollektorpfad zu setzen.
MOSFETS dagegen haben einen positiven Temperaturkoeffizienten und sind
bei parallelschaltungen bzgl. der Stromaufteilung unkritisch.
Wenn Du daran denkst die beiden MOSFETs im IRF7103 dann kann ich dir den
IRLR3105 empfehlen. Habe ich in einem Projekt mit 9A, 28V und einem 5V
Atmel angesteuert. Selbst einen Kurzschluss gepuffert aus meinem
Netzteil (Spitzenstrom >50A) hat den nicht kaputt bekommen. Die
Grundfläche ist nur unwesentlich viel größer als ein SO8 Gehäuse (DPAK).
@ Paul M. (Gast)
>Habe ihn bislang nur in SO-8-Ausführung gefunden....ist das SMD?
Ja.
> Oder>gibts den auch mit "richtigen Beinchen" =)?
Nein.
>Nur aus Interesse, kann man den denn eigentlich auch brücken, damit ich>auf I_D=6A käme?
Ja.
> Also Parallelschalten durch verbinden von>Source_1-Source_2, Gate_1-Gate_2, Drain_1-Drain_2?
Ja.
MfG
Falk
@ Michael (Gast)
>Bei Transistoren (auch Mehrfach Opendrains z.B. ULN 2xxx) kann man die>Ausgänge nicht "einfach" parallel schalten.
Doch.
>Grund: Transistoren haben einen negativen Temperaturkoeffizienten - sie>leiten besser (kleinere Uce Spannung) bei steigender Temperatur.
Ja, aber . . .
>Da man fast nie zwei Transistoren mit genau den selben Eigenschaften>bekommt würde bei einer harten Parallelschaltung schon im ersten Moment>eine ungleichmäßige Stromaufteilung passieren. Im Betrieb würde sich>durch die ungleichmäßige Stromaufteilung die beiden Transistoren>ungleichmäßig erwärmen.
Bei diskreten Transistoren ja. Beim ULN nein, denn die sitzen nur
Bruchteile von mm auseinander auf dem gleichen IC. Damit sind sie
thermisch gut gekoppelt und damit ist der Effekt fast nicht mehr da.
>Daher ist meine Empfehlung zur besseren Stromaufteilung je einen kleinen>Widerstand in den Kollektorpfad zu setzen.
Was mal Unsinn ist, weil es dadruch KEINERLEI Gegenkopplung gibt.
Entweder im Emitter oder gar nicht.
>MOSFETS dagegen haben einen positiven Temperaturkoeffizienten und sind>bei parallelschaltungen bzgl. der Stromaufteilung unkritisch.
Was auch falsch ist, siehe die letzten Threads.
Beitrag "Transistor + Kühlung für elektronische Last (ca. 80.150 Watt)"
Das gilt nur im Schaltbetrieb. Im Linearbetrieb sind Parallelschaltungen
von MOSFETs sogart kritischer!
MfG
Falk
@ Falk
Ich dachte hier geht es um den Schaltbetrieb!
Dabei nimmt der Rds,ON mit der Temperatur zu.
(Im Linearbetrieb ist die Drain-Source Strecke garnicht gesättigt - hier
dominiert die Variation der Schwellenspannung mit der Temperatur.)
Eine Gegenkopplung kann natürlich nicht durch die Kollektorwiderstände
erreicht werden.
ABER: Wenn man die zwei Transistorstrecken im leitenden Fall als zwei
Spannungssenken (mit vorgeschalteter idealer Diode) und R => 0 Ohm
modelliert und parallel schaltet, bekommt derjenige Transistor den
vollen Strom ab, der den niedrigeren Uce hat. Von Stromaufteilung kann
keine Rede sein! Mit einem Kollektorwiderstand würde zwar durch den
Transistor mit niedrigerem Uce ein größerer Strom fließen, aber es
findet eine Aufteilung statt!
Beispiel:
Uce,1 = 0,5V
Uce,2 = 0,4V
Igesamt = 1A
Kein Kollektor Vorwiderstand:
Rk,1 = Rk,2 = 0R
=> I1 = 0A, I2 = 1A
Mit Kollektor Vorwiderstand:
Rk,1 = Rk,2 = 1R
=> I1 = 0,45A I2 = 0,55A
Also kein Quatsch :)
