Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mosfets beim LED-Cube


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von Thomas K. (thomas99)


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Hallo!
Es geht mal wieder um einen LED-Cube, wer also keine Lust darauf hat 
sollte lieber gleich aufhören zu lesen ;)

Ich verwede mehrere 74HC573 als Porterweiterung, im angehängten 
Schaltplan habe ich stellvertretend nur zwei eingetragen. Da diese ICs 
nur ca 80mA vertragen, ich aber pro IC 8 LEDs mit je 20mA anschließen 
will habe ich mir überlegt, den Ausgangsstrom durch einen MOSFET zu 
verstärken.

1.Frage:
->Gilt für Mosfet das selbe wie für bipolare Transistoren, muss ich also 
an Stelle "1" einen P-Typ Mosfet verwenden, da die Last (also die LED) 
hinter dem Transistor kommt?

2.Frage:
->Wie berechne ich den Gatewiderstand am Mosfet? Ich habe dazu schon 
einiges gelesen, aber richtig klick gemacht hat es noch nicht... Ich 
bräuchte den maximalen Ansteuerstrom um diesen Widerstand auszurechnen, 
aber woher weiß ich mit wie viel mA der Mosfet vom 74HC573 angesteuert 
wird?
->Das selbe Problem habe ich auch noch mit dem N-Typ Mosfet an Stelle 
"2". Im Artikel LED cube war der Gatewiderstand angegeben mit 
"1kOhm, bzw passend zum FET", sonst lese ich immer von gängigen Werten 
von 1-100 Ohm.
Wie finde ich heraus was ich brauche? Auf welche Werte muss ich im 
Datenblatt achten?...

gekürzter Schaltplan ist angehängt.

vielen Dank schon mal für alle die bis hierhin gelesen haben ;)
und noch mehr für die Antworten ;)

von Ulrich (Gast)


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Der P-MOSFET verhält sich ähnlich wie ein PNP Transistor - ein L vom 
Logic IC steuert also den MOSFET durch.


Der Gate Widerstand bestimmt vor allem die Geschwindigkeit, mit der 
geschaltet wird. Hier ist ein passender Kompromiss zu finden um wenig 
Funkstörungen und ein genügend schnelles schalten zu erreichen. 
Insgesamt ist das bei den LEDs eher unkritisch, da die Frequenzen eher 
klein sind.

Werte so um 1 KOhm können da schon hinkommen für kleinere MOSFETs. Beim 
MOSFET interessiert da die Gate Kapazität bzw. die Gate Ladung. R*C 
Werte so im Bereich 50-1000 ns sollten etwa passen. Das kann bei 
50-1000pF Gatekapazität also mit 1 K schon hinkommen. Die kleinen Werte 
von 10-100 Ohm hat man mehr wenn schnell geschaltet werden soll, etwa 
für Schaltnetzteile.

Der Strom zum Treiben der MOSFETs ist bei der eher geringen Frequenz 
(z.B. 200 Hz) eher nebensächlich - kurzzeitig können die Logic ICs auch 
recht viel liefern und mit 1 K als Gatewiderstand kann auch maximal 5 mA 
fließen. Es macht also auch nichts wenn der Gate Widerstand nur 100 Ohm 
wäre - auch das wäre für die ICs noch OK, denn der höhere Strom fließt 
nur kurz und selten.

Ein anderer wichtiger Punkt bei den MOSFETs ist, das sie mit 5 V 
Gatespannung auskommen - es müssen also Logic level MOSFETs sein. Meist 
ist dann ein R_On für 4,5 V  oder weniger angegeben.

von Max H. (hartl192)


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Ist heute die Nacht der LED-Cubes (mit verpolten P-FETs)? 
Beitrag "LED-Cube, Frage zu Ebenen-Mosfet´s"

Der P-Ch FETs sind umgekehrt verschalten. Source kommt an +5V, sonst 
fließt immer Strom durch die Bulk-Diode.

: Bearbeitet durch User
von Thomas K. (thomas99)


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hey, danke schonmal für die schnelle Antwort!
an einer Stelle muss ich aber nochmal schnell nachfragen:

Ulrich schrieb:
> Der P-MOSFET verhält sich ähnlich wie ein PNP Transistor - ein L vom
> Logic IC steuert also den MOSFET durch.

kann ich dann im Umkehrschluss annehmen, dass ein N-mosfet bei einem "H" 
durchsteuert, und einfach so einen verwenden?

das wäre im doppelten Sinne gut, erstens könnte ich meine LEDs dann mit 
einer "1" einschalten statt mit einer "0", was für meinen Programmcode 
schon mal schöner wäre, und außerdem finde ich bei Reichelt gerade nur 
N-Typ Logic-Level-Mosfets (kein SMD)... ;)

von Max H. (hartl192)


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Thomas T. schrieb:
> kann ich dann im Umkehrschluss annehmen, dass ein N-mosfet bei einem "H"
> durchsteuert, und einfach so einen verwenden?
Bitte verwende keine N-Ch zum Highside Schalten. Damit verlierst du 
immer min. 1-2V am Schalter.

von Thomas K. (thomas99)


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Max H. schrieb:
> Der P-Ch FETs sind umgekehrt verschalten. Source kommt an +5V, sonst
> fließt immer Strom durch die Bulk-Diode.

ah danke, ich sehs! Also dann den FET in Gedanken bitte spiegeln ;)

Max H. schrieb:
> Bitte verwende keine N-Ch zum Highside Schalten. Damit verlierst du
> immer min. 1-2V am Schalter.

schadet das dem FET? denn für meine LED brauche ich ja nur ca 2,2V, ich 
könnte dann ja einen dementsprechend kleineren LED-Vorwiderstand nehmen, 
oder?

von Max H. (hartl192)


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Thomas T. schrieb:
> schadet das dem FET? denn für meine LED brauche ich ja nur ca 2,2V, ich
> könnte dann ja einen dementsprechend kleineren LED-Vorwiderstand nehmen,
> oder?
Die Verlustleistung steigt und du musst ihn eventuell kühlen. Das mit 
den 1-2 V ist nur geschätzt. Genaueres müsste man im Datenblatt 
nachsehen.
Dann bleib dir nur noch wenig Spannung für den Vorwiderstand übrig und 
das führt dazu, das die Temperaturabhängigkeit der Flussspannung der LED 
sich mehr auf den Strom auswirkt.
Ich würde beim P-Fet bleiben. Was spricht eigentlich dagegen?

von Thomas K. (thomas99)


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eigentlich nichts, außer das ich bei reichelt im moment nur n-typ 
Logic-Level Mosfets finde (außer SMD)... :(

(da bestell ich eh in nächster Zeit, deshalb wäre es schön wenn es die 
da gäbe...)

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Thomas T. schrieb:
> Da diese ICs nur ca 80mA vertragen, ich aber pro IC 8 LEDs
> mit je 20mA anschließen will

Wie kommst du darauf ?
Sind die LEDs mit 1/8 der Helligkeit ausreichend ?

von Max H. (hartl192)


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Thomas T. schrieb:
> eigentlich nichts, außer das ich bei reichelt im moment nur n-typ
> Logic-Level Mosfets finde (außer SMD)... :(
Ich würde in diesem Fall die SMD-Typen kaufen. Wenn ich keine Platine 
herstellen will, löte ich auch SOT-23 Mosfets Problemlos auf eine 
Lochraster.

von Thomas K. (thomas99)


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Wie ich darauf komme das die nur 80mA aushalten?
Im Datenblatt steht maximale Leistung 500mW bei 6V, das macht doch dann 
etwa 80 mA, oder?

Und ob die LEDs bei 1/8 Hell genug sind:
Mal schauen. Ich werde erst mal einen kleineren Würfel bauen, vllt 3x3x3 
oder 4x4x4 und schauen ob sie da leuchten. Falls nicht werde ich mir 
halt was anderes schönes daraus bauen ;)
War ein günstiges Angebot von ebay, ich erwarte da keine top Leistung ;)

von Thomas K. (thomas99)


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Max H. schrieb:
> Wenn ich keine Platine herstellen will, löte ich
> auch SOT-23 Mosfets Problemlos auf eine Lochraster.

Passt das denn von der Größe ungefähr?
Ich hab mir die Maße noch nicht angeschaut, aber du hast das ja schon 
mal gemacht oder? :)

von Max H. (hartl192)


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Thomas T. schrieb:
> Im Datenblatt steht maximale Leistung 500mW bei 6V, das macht doch dann
> etwa 80 mA, oder?
Die 74HCxxx solltest du mit max. 5.5V betreiben. Es sollten nicht mehr 
als 35 mA pro Pin und nicht mehr als 70mA durch den Vdd und GND Pin 
fliesen.

Thomas T. schrieb:
> aber du hast das ja schon mal gemacht oder? :)
Ja.
In Anhang: So könnte ein SOT23 auf Lochraster aussehen.

von Thomas K. (thomas99)


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Ok top, das passt ja von der Größe her echt ganz gut!

Max H. schrieb:
> Die 74HCxxx solltest du mit max. 5.5V betreiben. Es sollten nicht mehr
> als 35 mA pro Pin und nicht mehr als 70mA durch den Vdd und GND Pin
> fliesen.

Ich habe vor ihn bei 5V zu betreiben, bin bei meiner Überschlagsrechnung 
nur mal vom schlechtesten Fall ausgegangen ;)
aber trotzdem danke für die Zusammenfassung :) das werde ich auf jeden 
fall mal im Hinterkopf abspeichern!

Danke euch für die ganzen guten Infos :)
Ich denke ich werde es jetzt mit dem gesammelten Wissen mal 
ausprobieren, sobald meine Bestellung da ist ;)

von Thomas K. (thomas99)


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Hm, jetzt frage ich doch lieber nochmal nach, zur Sicherheit: Kann ich 
diesen P-Typ FET verwenden? (An Stelle 1)

http://www.reichelt.de/IRLML-6401/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=108742&artnr=IRLML+6401&SEARCH=logl+p+mosfet

ich weiß solche Fragen sind nicht gerne gesehen, aber ich dachte mir 
bevor ich das falsche kaufe frage ich lieber einmal zu oft :{

von Max H. (hartl192)


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Thomas T. schrieb:
> Kann ich diesen P-Typ FET verwenden?
Sieht gut aus:
-  RDSon 0.05Ω @ Vgs=-4.5V
-  Ids -4.3A @Vgs= -4.5V; 25C
-  Vds -12V

: Bearbeitet durch User

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