Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED-Cube, Frage zu Ebenen-Mosfet´s


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von Manuel (Gast)


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Hi,

bin dabei mir einen LED-Würfel zu bauen.
Habe mir jetzt diverse Anleitungen angesehen und alle Informationen 
zusammen getragen.
Ich habe jetzt einen Schaltplan erstellt und wollte mal fragen ob ich 
die Mosfets unten richtig angeschlossen habe. Ist das erste mal das ich 
mit den Teilen arbeite.

Wäre nett wenn mir da wer weiter helfen könnte. Wenn sonst wem was 
auffällt bin ich offen für Anregungen.

Gruß
Manuel

: Verschoben durch Admin
von Max H. (hartl192)


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Manuel schrieb:
> die Mosfets unten richtig angeschlossen habe
Nein:
1. Source kommt an +, sonst fließt immer Strom durch die Bulk-Diode.
2. Wenn source an +8V und das Gate vom µC nur 5V kriegt, wir dir der Fet 
nie richtig sperren. Bei Ugs=-3V fliesen bei Uds=-1V ein bisschen mehr 
als -2A durch den Fet.

: Bearbeitet durch User
von Kaj (Gast)


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Warum hast du 33pF am quarz? Sollten 12-22pF sein.
Und aus einem 7808 (IC19) kommen keine +5V raus...
Außerdem sind deine 7808 völlig falsch beschaltet, wo sind da die 
Kondensatoren (0,33uF, 0,1uF)? Schau mal ieber in die Datenblätter der 
Bauteile. Die Schaltung passt vorne und hinten nicht!

von Max H. (hartl192)


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Wozu sind C<6:10> gut?
Die Entkoppelkondensatoren zwischen Vdd und Vss am MEGA fehlen.

Kaj schrieb:
> Und aus einem 7808 (IC19) kommen keine +5V raus...
Das könnte Faulheit sein, er hat einfach nur IC2 kopiert.

SCR und RCL der Schieberegister verbindet man normalerweise nicht.
Wozu verbindest jeden output enable (Pin 13 74HC595) mit einem eigenen 
IO deinem µCs?
Das mit den Schieberegister solltest du dir noch mal genauer ansehen: 
Porterweiterung mit SPI

: Bearbeitet durch User
von Kaj (Gast)


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Max H. schrieb:
> Kaj schrieb:
>> Und aus einem 7808 (IC19) kommen keine +5V raus...
> Das könnte Faulheit sein, er hat einfach nur IC2 kopiert.
Naja, STRG+C & STRG+V sind nicht nur Gutenberg und Co. zum verhägnis 
geworde,... Würde mich nicht wundern wenn er das so aufbaut wie es da 
alles im Plan steht, und sich dann wundert warum es die Schaltung nicht 
lange macht.

von Max H. (hartl192)


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Kaj schrieb:
> und sich dann wundert warum es die Schaltung nicht
> lange macht.
Abgesehen vom LM780x wäre schon viel wenn diese Schaltung kurz 
funktioniert.

In Anhang ein Schaltplan für einen 4x4x4 Cube den ich vor einiger Zeit 
gezeichnet habe. Vllt. Kannst du dir was abschauen.
An J1 werden die '+' der LEDs angeschlossen, an J2 die '-'.

Edit: Jetzt ein Bild, auf dem man auch was erkennen kann.

Manuel schrieb:
> Ich habe jetzt einen Schaltplan erstellt und wollte mal fragen ob ich
> die Mosfets unten richtig angeschlossen habe.
Die Frage solle eher lauten: "Was habe ich alles richtig angeschlossen?"

: Bearbeitet durch User
von Manuel (Gast)


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Danke für die Antworten!
Hier meine Gedankengänge dazu:

1) Ich hab mich mit den Leitungen für Serial In und Enable vertan. 
Sollte anders herum sein. So könnte ich ja nur gleiches ein Bitmuster 
auf alle IC´s geben. Kam von der hin und her schieberei und Leitungen 
neu verlegen.

2) Den 7808 hatte ich extra vorgesehen, weil ich laut den Datenblättern 
1V am ULN2803 und 1,2V am Ebenen-Mosfet verliere. Das würde bedeuten 
dass die LED´s nur mit 2,8V betrieben werden können. Ich habe aber nicht 
bedacht, dass der Unterschied zwischen Source und Gate dann zu klein 
wird.
Danke für den Hinweis!

3) Die 33pF C´s habe ich extra so gewählt, weil bei Reichelt eine 
Lastkapazität von 32pF angegeben wird. Im Datenblatt steht leider nur 
ein Wertebereich mit dem ich nichts anfangen kann.

4) Die 6 100nF C´s habe ich am 7808 eingesetzt, weil ich im Forum 
gelesen habe dass dies bei einer großen Last vorteilhaft ist.

von Max H. (hartl192)


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Manuel schrieb:
> 1,2V am Ebenen-Mosfet verliere
Der IRF7328 hat einen Rdson von 32mΩ@VGS=-4.5V. An diesem verlierst du 
nie 1.2V, bei 500mA sind es z.B. nur 16mV. Natürlich nur wenn der Fet 
richtig beschalten ist: Source an +5V, Gate an den µC, Drain an die 
LEDs.

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Manuel schrieb:

> 3) Die 33pF C´s habe ich extra so gewählt, weil bei Reichelt eine
> Lastkapazität von 32pF angegeben wird.

Das bedeutet, du hättest 16,5pf nehmen müssen. Die nächsten 
handelsüblichen Nennwerte wären 15 oder 18pf gewesen.

von Manuel (Gast)


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c-hater schrieb:
>> 3) Die 33pF C´s habe ich extra so gewählt, weil bei Reichelt eine
>> Lastkapazität von 32pF angegeben wird.
>
> Das bedeutet, du hättest 16,5pf nehmen müssen. Die nächsten
> handelsüblichen Nennwerte wären 15 oder 18pf gewesen.

Ok Danke.

Max H. schrieb:
>> 1,2V am Ebenen-Mosfet verliere
> Der IRF7328 hat einen Rdson von 32mΩ@VGS=-4.5V. An diesem verlierst du
> nie 1.2V, bei 500mA sind es z.B. nur 16mV. Natürlich nur wenn der Fet
> richtig beschalten ist: Source an +5V, Gate an den µC, Drain an die
> LEDs.

Ah das ist ja super, hab den Wert für Diode forward voltage genommen.
Dann mach ich alles mit dem 7805 und hab unten keine Probleme an den 
Fet´s.
Dass die +5V an Source müssen hatte ich auch geplant, das Bauteil hätte 
nur bei Eagle gedreht werden müssen, dachte das passt so weil es als 
P-Mosfet bezeichnet wurde in der DB.


Manuel schrieb:
> 1) Ich hab mich mit den Leitungen für Serial In und Enable vertan.
> Sollte anders herum sein. So könnte ich ja nur gleiches ein Bitmuster
> auf alle IC´s geben. Kam von der hin und her schieberei und Leitungen
> neu verlegen.

Ich machs doch anders, werde einfach die 74HC595 kaskadieren und brauche 
dann nur eine Leitung für den Takt, eine für OE und eine für das 
Bitmuster.


Danke für eure Hilfe! Ich schätze jetzt (nach den Änderungen) wird es 
klappen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manuel schrieb:
> wollte mal fragen ob ich die Mosfets unten richtig angeschlossen habe.
Nein, die sind falsch angeschlossen.

> dachte das passt so
Sieh mal nach, WIE so ein Mosfet prinzipiell funmtkioniert, und dann 
denk nochmal nach.

Max H. schrieb:
> Natürlich nur wenn der Fet richtig beschalten ist: Source an +5V, Gate
> an den µC, Drain an die LEDs.
Und für definierte Pegel einen 10k-Widerstand zwischen G und S, denn 
sonst könnte es sein, dass die Mosfets im Reset-Zustand des uCs "so ein 
wenig" leiten...


Manuel schrieb:
> 4) Die 6 100nF C´s habe ich am 7808 eingesetzt, weil ich im Forum
> gelesen habe dass dies bei einer großen Last vorteilhaft ist.
Was könnte die Begründung für diesen "Vorteil" sein? Besser wäre, zu 
verstehen, wann wo und wofür ein Bauteil gebraucht wird. Wofür ein 
Blockkondensator/Pufferkondensator/Entkopplungskondensator nötig ist, 
und wo er hingehört, das ist einfach zu verstehen:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung
Aber wofür 6 Stück 100nF Kondensatoren an einem Spannungsregler gut sein 
könnten, das erschließt sich mir irgendwie nicht...

Und das mit den 193R, das solltest du dir auch nochmal überlegen. Was 
wäre, wenn z.B. dieser 193R Widerstand eine Toleranz von +-2% hätte? 
Rechne mal nach: um wieviel wäre dein Strom "falsch", wenn da ein 190R 
Widerstand drin wäre? Und um wieviel läge der Strom daneben, wenn die Uf 
um 0,2V höher oder niedriger liegen würde als der typische Wert aus 
dem Datenblatt?

BTW: sorg für eine sehr gute Kühlung des Spannungsreglers, denn mit 
überschlagenen (8V-3,5V)/193R = 23mA * 64 = 1,5A wird der erstens 
überlastet und zweitens sehr, sehr heiß...

: Bearbeitet durch Moderator
von Manuel (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Manuel schrieb:
>> wollte mal fragen ob ich die Mosfets unten richtig angeschlossen habe.
> Nein, die sind falsch angeschlossen.
>
>> dachte das passt so
> Sieh mal nach, WIE so ein Mosfet prinzipiell funmtkioniert, und dann
> denk nochmal nach.

Danke, prinzipiell hab ich es glaub ich verstanden. Hatte erst einen 
N-Mosfet in der Schaltung und da hatte mich die Richtung der Diode schon 
gewundert. Bin dann auf P-Mosfet umgestiegen, hab aber nicht gewusst 
dass das Schaltsymbol genauso aussieht, der Mosfet muss also nur 
horizontal gespiegelt werden damit es passt. Also Source und Drain 
tauschen.

Lothar Miller schrieb:
> Max H. schrieb:
>> Natürlich nur wenn der Fet richtig beschalten ist: Source an +5V, Gate
>> an den µC, Drain an die LEDs.
> Und für definierte Pegel einen 10k-Widerstand zwischen G und S, denn
> sonst könnte es sein, dass die Mosfets im Reset-Zustand des uCs "so ein
> wenig" leiten...

Ok, danke für den Hinweis, werde ich machen.

Lothar Miller schrieb:
> Aber wofür 6 Stück 100nF Kondensatoren an einem Spannungsregler gut sein
> könnten, das erschließt sich mir irgendwie nicht...

Mir auch nicht, aber da ich es in einem Tutorial hier auf dieser Seite 
gesehen hab dachte ich, das wird schon so OK sein und hab es dann nach 
gemacht. -> Man muss alles in Frage stellen und sich selbst informieren.

Lothar Miller schrieb:
> BTW: sorg für eine sehr gute Kühlung des Spannungsreglers, denn mit
> überschlagenen (8V-3,5V)/193R = 23mA * 64 = 1,5A wird der erstens
> überlastet und zweitens sehr, sehr heiß...

Ja da muss ich wohl wirklich einen anderen wählen, die gibt es ja auch 
mit 3A. Der 8V-Regler fliegt ja dann sowieso komplett raus, damit ich am 
Gate auch wirklich 5V Differenz zum Source habe.
Ich hatte vor die LED´s mit 30mA laufen zu lassen, dann liege ich bei 
1,9A Gesamtstrom nur für die LED´s. Und die Vorwiderstände müssen dann 
auch nochmal angepasst werden. Da werde ich aber noch messen bevor ich 
da entgültig einen Wert festlege.

Danke für die Hilfe!

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manuel schrieb:
> Danke, prinzipiell hab ich es glaub ich verstanden.
Mit 8V an der source und 5V am Gate (vom uC) würde der aber immer 
leiten. Denn dann hast du eine Ugs von -3V, selbst wenn der uC high 
ausgibt. Mit einem low am uC-Pin hättest du sogar uGs=-8V. Dann würde 
der Mosfet noch besser leiten...

> Ja da muss ich wohl wirklich einen anderen wählen, die gibt es ja auch
> mit 3A.
Nein, du musst dein Konzept überdenken. Woher kommt die Versorgung?

> Hatte erst einen N-Mosfet in der Schaltung ...
> Bin dann auf P-Mosfet umgestiegen, hab aber nicht gewusst dass das
> Schaltsymbol genauso aussieht
Sieh dir das nochmal an. Für mich ist "genauso" ganz anders...
Wenn es genauso aussähe, dann könnte man die P-Kanal und N-Kanal Fets 
m.E. zu leicht verwechseln.

> Danke für die Hilfe!
Keine Ursache!

: Bearbeitet durch Moderator
von Manuel (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Manuel schrieb:
>> Danke, prinzipiell hab ich es glaub ich verstanden.
> Mit 8V an der source und 5V am Gate (vom uC) würde der aber immer
> leiten. Denn dann hast du eine Ugs von -3V, selbst wenn der uC high
> ausgibt. Mit einem low am uC-Pin hättest du sogar uGs=-8V. Dann würde
> der Mosfet noch besser leiten...

Ja, daher werde ich es jetzt mit 5V Gate und 5V Source machen.

Lothar Miller schrieb:
>> Ja da muss ich wohl wirklich einen anderen wählen, die gibt es ja auch
>> mit 3A.
> Nein, du musst dein Konzept überdenken. Woher kommt die Versorgung?

Meine Versorgung kommt von einem PC-Netzteil. Hatte vor die 12V-Leitung 
zu nehmen. Es soll dann ab dem Regler die gesamte Schaltung mit 5V 
versorgt werden, nicht mehr mit 5 und 8V wie im Schaltplan.

von Max H. (hartl192)


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Wieso nimmst du nicht gleich die 5V des PC Netzteils?

von Manuel (Gast)


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Max H. schrieb:
> Wieso nimmst du nicht gleich die 5V des PC Netzteils?

Das wäre dann natürlich am einfachsten. Aber ich war mir nicht sicher ob 
ich die einfach so ohne weitere Beschaltung verwenden kann. Stabil 
sollte die ja sein.

von Max H. (hartl192)


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Manuel schrieb:
> ohne weitere Beschaltung verwenden kann.
Eine Schmelzsicherung oder irgendeine andere Strombegrenzung wären nicht 
schlecht (Gilt auch für die +12V). Ein 300W Netzteil, das ich hier habe 
liefert 15A auf der +5V Schiene. Ohne Strombegrenzung solltest du dich 
nicht wundere, wenn du nach dem einem Schaltungsfehler deine Bauteile 
mit der Spachtel von der  Decke kratzen kannst...

: Bearbeitet durch User
von Manuel (Gast)


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Ok ich schätze ich hab dann jetzt genug Infos um das Ding zum Laufen zu 
bekommen, werde dann erstma den Plan ändern und die Teile bestellen.

Max H. schrieb:
> Ohne Strombegrenzung solltest du dich
> nicht wundere, wenn du nach dem einem Schaltungsfehler deine Bauteile
> mit der Spachtel von der  Decke kratzen kannst...

Sobald der Würfel leuchtet oder brennt lad ich mal ein Foto hoch ;)


DANKE!

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manuel schrieb:
>> Wieso nimmst du nicht gleich die 5V des PC Netzteils?
> ich war mir nicht sicher ob ich die einfach so ohne weitere
> Beschaltung verwenden kann
In jedem PC wird das gemacht. BTW: es ist die einzige Aufgabe des 
Netzteils, Spannungen bereitzustellen...

von Manuel (Gast)


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So, hab den Plan geändert.
Ich hoffe ich hab alles beachtet was hier vorgeschlagen wurde.

Ich werde dann zusätzlich an allen Versorgungspins einen 100nF C 
anlöten, die Versorgungsleitungen an den 74HC595 und die 5V für die 
Reset-Leitung fehlen ja noch.

Ich werde das ganze dann direkt am 5V-Anschluss vom PC-Netzteil 
betreiben.

So, nochmal die Frage: Was hab ich alles richtig angeschlossen? :D

Gruß Manuel

von Max H. (hartl192)


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Die Anode von LED87 ist nicht verbunden.

Ich bin kein AVR Experte, aber ich glaube AVCC muss man irgendwie 
beschalten.

Was hast du mit OE eigentlich vor?

: Bearbeitet durch User
von Manuel (Gast)


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Das mit der avr Beschaltung schau ich mir nochmal an.
Den enable wollte ich eigentlich immer erst dann schalten wenn das 
bitmuster fertig getaktet wurde da die mosfets unten in einer isr 
routine angesprochen werden. Könnte mir vorstellen dass es Bildstörungen 
gibt wenn ich unfertige Bilder mit ausgebe. Vielleicht ist es auch ein 
Denkfehler aber das würd ich dann mal ausprobieren.

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