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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit CMOS4060, MOSFET BSS89 als Treiber von IRLEDs


Autor: Julian (Gast)
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Hallo alle zusammen,
ich habe hier ein kleines Problem und kann es nicht so wirklich deuten.
Also ich möchte ein PWM Signal, dass von einem CMOS 4060 kommt 
verstärken um fünf IR LEDs (LD274) anzusteuern. Da ich ein Duty Cycle 
von 50% habe, möchte ich diese LEDs mit 200mA betreiben. Als Verstärker 
hab ich mir den BSS89 ausgesucht, da ich leider keinen anderen zur Hand 
hatte und er eigentlich von den Daten zu meiner Anwendung gepasst hat. 
Für MOSFET habe ich mich entschieden, da der 4060 einen nur sehr 
geringen Strom liefern kann. Später sollen die PWM ein µC übernehmen und 
16 dieser LED Kanäle schalten. (Ist das so möglich?)
Die Gate Spannung sieht eigentlich ganz gut aus. Nur ich habe keine 
Ahnung was die DS-Spannung zu bedeuten hat. Ist da irgendwo eine 
Kapazität am Werk die ich nicht berücksichtigt habe?
Den Schaltplan und Bilder hab ich beigefügt.
Vielen Dank schon mal für eure Hilfe!

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

wie groß ist R2 ?

Autor: Julian (Gast)
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Oh hatte ich vergessen anzugeben.
Also R2=10R

Autor: Peter Roth (gelb)
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Wenn dein Schalttransistor abschaltet, wird dessen Drainspannung nicht 
kräftig genug Richtung 12 V gezogen, da die Dioden sperren. Sieht dann 
aus, wie auf deinem Foto.

Zu Versuchszwecken kannst du mal 10 kOhm oder so parallel zu den Dioden 
(also von 12V zum Drain) schalten, dann kriegst du auch ein Rechteck auf 
den Bildschirm.

Grüße, Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Julian (Gast)
>      Drain_Source.jpg
>      237,3 KB, 13 Downloads
>      IMAG0063.jpg
>      140,1 KB, 10 Downloads

Kleiner Tip: Bildformate. 2600x2000 braucht kein Mensch.

>von 50% habe, möchte ich diese LEDs mit 200mA betreiben. Als Verstärker
>hab ich mir den BSS89 ausgesucht, da ich leider keinen anderen zur Hand
>hatte und er eigentlich von den Daten zu meiner Anwendung gepasst hat.

Naja, einigermassen.

>geringen Strom liefern kann. Später sollen die PWM ein µC übernehmen und
>16 dieser LED Kanäle schalten. (Ist das so möglich?)

Sicher.

>Die Gate Spannung sieht eigentlich ganz gut aus. Nur ich habe keine
>Ahnung was die DS-Spannung zu bedeuten hat.

Gar nichts. Denn die LEDs sind STROMgesteuert, nicht 
spannungsgesteuert. Also musst du den Strom messen, nicht die Spannung.

MFG
Falk

Autor: Julian (Gast)
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Vielen Dank erst mal für die Antworten.
Das mit den Bildformaten war nicht beabsichtigt.
Das mit dem 10k Widerstand hat geklappt. Sieht einem Rechteck schon 
ähnlicher. Gibt es noch eine andere Möglichkeit den Verstärker schneller 
sperren zu lassen? Oder anders gefragt ist dies nötig? Weil ich habe den 
Strom gemessen und dieser beträgt 200mA.
Gibt es denn Verbesserungen oder Vorschläge zu der Schaltung? Oder einen 
Tipp für einen alternativen N-Kanal Transisitor? Denn ich habe gerade 
gesehen, das man den BSS89 nicht mehr bekommen kann.

@Falk:
Kann ich dann einfach 16 MOSFET Stufen parallel an einen PWM Kanal des 
µC hängen? Gehen da nicht die 5V PWM des µC in die Knie? Oder ist es 
vielleicht ratsam einen Impedanzwandler dahinter zu schalten?

Grüße
Julian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Julian (Gast)

>sperren zu lassen? Oder anders gefragt ist dies nötig?

NEIN. Der Strom WIRD sehr schnell angeschaltet. Das was du dort siehst 
und misst ist die langsame Auflagung der DRAIN-Source Kapazität. Die 
interessiert aber niemanden.

>Strom gemessen und dieser beträgt 200mA.

Mit dem Oszi?

>Gibt es denn Verbesserungen oder Vorschläge zu der Schaltung?

R1 ist überflüssig. Die Gatter sind dreimal hochohmiger.

>Tipp für einen alternativen N-Kanal Transisitor? Denn ich habe gerade
>gesehen, das man den BSS89 nicht mehr bekommen kann.

BS170, BSS123 etc. siehe MOSFET-Übersicht.

>Kann ich dann einfach 16 MOSFET Stufen parallel an einen PWM Kanal des
>µC hängen? Gehen da nicht die 5V PWM des µC in die Knie?

Naja, das wird dann schon etwas viel, geht ggf. noch. Ich würde einen 
einfachen Treiber nutzen. Nimm ein 74HC04 und schalte alle 6 Gatter 
parallel am Eingang. An jeden Ausgang 3 MOSFETs, das passt dann.

Mfg
Falk

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das mit dem 10k Widerstand hat geklappt. Sieht einem Rechteck schon
>ähnlicher. Gibt es noch eine andere Möglichkeit den Verstärker schneller
>sperren zu lassen? Oder anders gefragt ist dies nötig? Weil ich habe den
>Strom gemessen und dieser beträgt 200mA.

Hallo!! Du sollst den LED-Strom messen, nicht die Drain-Source-Spannung! 
Miß den Spannungsabfall über R1 und poste den hier.

>Oder ist es vielleicht ratsam einen Impedanzwandler dahinter zu schalten?

Impedanzwandler oder MOSFET-Treiber sind immer ratsam, um dem 
Mikrocontroller beim Entladen der Eingangskapazitäten der MOSFETs den 
Ground Bounce zu ersparen. Kommt natürlich immer darauf an, welche 
MOSFETs du da verwendest. Abhilfe schafft hier auch eine Vergrößerung 
von R2. Allerdings macht das den MOSFET in Verbindung mit seiner 
Eingangskapazität wieder langsamer.

Bei deiner gegenwärtigen Lösung mit dem 4060 darfst du nicht vergessen, 
daß der Innenwiderstand des 4060 deutlich größer ist, als deine 
zusätzlichen 10R.

Kai Klaas

Autor: Falk Brunner (falk)
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Uups, ich meine natürlich R2, der ist überflüssig.

Autor: Julian (Gast)
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Vielen dank an alle. Bin echt begeistert wie schnell man hier eine 
Antwort bekommt. Also die Spannung an R1=3,72V.
Den Strom hab ich nicht mit einem Oszi gemessen. (Gibt es einen der das 
kann?)
Mit einem Multimeter. Und dieses hat mir 101mA angezeigt. Da ich aber 
50% Duty Cycle habe, müssten das doch 200mA sein oder?
Der 74HC04 ist doch ein Hex-Inverter oder? Ich muss unbedingt 
Phasengleich bleiben. Mit dem Inverter bekomme ich doch ein invertiertes 
Signal. Da bekomme ich Schwierigkeiten mit meiner Empfängerschaltung, 
die genau an die High-Phasen des Signal angepasst ist. Gibt es noch eine 
andere Möglichkeit ausser zwei Hex-Inverter hintereinander zu schalten?

Grüße Julian

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Julian (Gast)

>Den Strom hab ich nicht mit einem Oszi gemessen. (Gibt es einen der das
>kann?)

Ja, dein Oszi. Pack einen 1 Ohm Widerstand zwischen Source und Masse. 
Dort kannst du spielend den Strom messen. Nennt sich Shunt.

>Mit einem Multimeter. Und dieses hat mir 101mA angezeigt. Da ich aber
>50% Duty Cycle habe, müssten das doch 200mA sein oder?

Umgedreht!!! 200mA Peak * 0,5 = 100mA Mittelwert. Das misst dein 
Multimeter, siehe PWM.

>Der 74HC04 ist doch ein Hex-Inverter oder?

ja.

> Ich muss unbedingt
>Phasengleich bleiben. Mit dem Inverter bekomme ich doch ein invertiertes
>Signal.

Deine PWM kann man im AVR invertiert ausgeben.

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