Über einen PWM Ausgang (>4Khz) am xmega128A1 wird ein LED Array eines optischen Sensors angesteuert. Dabei ist es wichtig die Schaltflanken so steil wie möglich zu halten. Eine direkte Ansteuerung über den uC möchte ich vermeiden und verwende daher einen FET. (IRF3709). Im Bild ist schön zu sehen wie sich der Ausgang (Gelb) zum Eingang (Blau) verhält. Desweiteren sind beim abschalt-Vorgang Spannungsspitzen zu erkennen, welche ich ebenfalls gerne vermeiden möchte. Warum entstehen diese überhaupt? Ein LL-FET könnte helfen, dachte ich, deshalb habe ich solch einen schon mal bestellt. Ich möchte allerdings die Schaltung so zum laufen bekommen bis der andere FET da ist. Ist es möglich die Flanken steiler zu bekommen? PS: Ich möchte später einen LM317 zwischen FET und LEDs schalten damit der Strom immer 20mA beträgt und die Spannung nachgeregelt wird. Wird das ohne Probleme möglich sein?
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Hallo, der Fet hat eine total gate charge von 19nC, mit vielleicht ~30R Ausgangswiderstand des µC und deinen 120R gibt sich ein schöner Tiefpass. Mit einem komplementären Emitterfolger (NPN+PNP Treiber) könnte man da Abhilfe schaffen. Die Schaltflanken kommen evtl. von parasitären Induktivitäten, Aufbau? Der LM317 ist auch nicht beliebig schnell, regel besser die Versorgung und nimm fixe Vorwiderstände.
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Andre S. schrieb: > Eine direkte Ansteuerung über den uC möchte > ich vermeiden und verwende daher einen FET. (IRF3709). ein 75A FET um 20mA zu schalten? Nicht ganz die perfekte Wahl. Andre S. schrieb: > Desweiteren sind beim abschalt-Vorgang Spannungsspitzen zu erkennen, > welche ich ebenfalls gerne vermeiden möchte. Warum entstehen diese > überhaupt? Wie Thomas geschrieben hat: wahrscheinlich durch die parasitäre Induktivität deines Aufbaus. Schau dir mal an, in welchem Kreis der Strom durch deine LEDs fließt, und dann versuche die Fläche dieser Stromschleife durch entsprechende Anordnung der Leiterbahnen zu minimieren. Solange diese Spitzen nicht zu hoch werden sind sie aber auch nicht kritisch. Andre S. schrieb: > Ich möchte später einen LM317 zwischen FET und LEDs schalten damit > der Strom immer 20mA beträgt dann bau doch lieber gleich eine geschaltete Stromquelle mit einem kleinen, schnellen Bipolartransistor an den AVR-Ausgang (siehe Anhang). Die ersetzt deine bisherige Schaltung und stellt einen Strom von (5V-0,7V)/200Ohm = 21mA ein (ich gehe davon aus, dass dein µC aus 5V läuft). Wenn es mit der verfügbaren Spannung einmal eng werden sollte (z.B. weil du mehr LEDs in Reihe hängen willst) baust du zwischen µC und npn noch einen Spannungsteiler.
ich hab mir gerade dein Oszibild nochmal genauer angesehen und hätte noch zwei Anmerkungen: 1) die höheren Spannungsspitzen hast du beim Einschalten, nicht beim Ausschalten. Das ist dann einfach kapazitives Übersprechen vom Gate aufs Drain, welches du ignorieren kannst. 2) dein PWM-Signal hat offenbar nur 3,3V (nicht 5V). Dann muss R1 in meinem Schaltungsvorschlag auf (3,3V-0,7V)/20mA=130Ohm reduziert werden.
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Danke für eure Vorschläge! Müsste die obige Schaltung funktionieren oder gibts hier noch eventuelle Verbesserungen? Der spätere uC wird mit 5V Versorgt. Beim Prototyp sind es momentan 3,3V. Die LED Reihe muss mit 14V Versorgt werden damit sie leitend werden. Mir stehen später aber nur 5V zur Verfügung. Wie schaffe ich es auf 14V zu kommen. Möchte ohne DC/DC Wandler auskommen (Platzgründe)
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Andre S. schrieb: > Müsste die obige Schaltung funktionieren oder gibts hier noch eventuelle > Verbesserungen? du könntest Q2 richtigrum einbauen (aktuell läuft er im Inversbetrieb). Andre S. schrieb: > Die LED Reihe muss mit 14V Versorgt werden damit sie leitend > werden. Und dann hast du noch 640Ohm in Serie? Das krieg ich nicht zusammen. Andre S. schrieb: > Mir stehen später aber nur 5V zur Verfügung. Wie schaffe ich es > auf 14V zu kommen. Möchte ohne DC/DC Wandler auskommen Wenn du dafür ein Lösung findest wäre ich an der auch interessiert.
Andre S. schrieb: > Müsste die obige Schaltung funktionieren oder gibts hier noch eventuelle > Verbesserungen? Q2 ist falsch angeschlossen: Emitter muss nach oben, Kollektor an GND. Wichtiger noch sind die Pegel: Low (sperren des FET) geht ja noch (+0,7V), aber High (Einschalten des FET): +3,3V - 0,7V = +2,6V das ist beim IRFH3707 zu wenig. Gruß Dietrich
Andre S. schrieb: > Ein LL-FET könnte helfen > > PS: Ich möchte später einen LM317 zwischen FET und LEDs schalten damit > der Strom immer 20mA beträgt und die Spannung nachgeregelt wird. Wird > das ohne Probleme möglich sein? > Mir stehen später aber nur 5V zur Verfügung. Wie schaffe ich es > auf 14V zu kommen. Möchte ohne DC/DC Wandler auskommen (Platzgründe) Dein Leben besteht ein bischen zu viel aus Wünschen, und zu wenig daraus, sich an die Realität anzupassen. NATÜRLICH brauchst du einen LogicLevel MOSFET wenn du direkt von einem uC aus ohne Treiber schalten willst, bei einem 3.3V uC sogar einen 2.5/2.7V spezifizierten MOSFET. NATÜRLICH brauchst du einen DC/DC Spannungswandler wenn du aus 5V eine höhere Spannung von 12 oder 14V machen willst, und wenn du dafür den Platz nicht hast, schaffe ihn eben. NATÜRLICH ist ein LM317 viel zu langsam um auch nach seinem Einsatz noch steile Flanken bei der Helligkeit der LEDs zu bekommen. Dein ganzer Weg ist eine Sackgasse. Machst du das im restlichen Leben auch so ? Wenn du nur 5V hast und 3 LEDs, dann schalte eben die LEDs parallel. Wenn du den Strom begrenzen willst, dann wähle eben die passenden Vorwiderstände, es gibt sogar niedrinduktive (induktionsfreie) Widerstände damit die Begrenzung durch die Induktivität möglichst gering wird, aber ein normaler 1208 SMD Widerstand ist schon sehr passend. Wenn deine LED nur 20mA braucht, dann kannst du die LED bei den meisten Microcontrollern direkt an den Ausgang schalten, und wenn du 3 hast, eben an 3 Ausgänge eines Ports, jeweils mit eigenem Vorwiderstand. man braucht keine MOSFETs, schon gar keine Overkill-MOSFETs und dann jammern daß sie zu langsam wären nach dem man sie mit 100 Ohm extra langsam gemacht hat. Und wenn der uC keine 20mA schafft, dann gibt es schöne kleine ICs die superschnell schalten, gleich 3 Kanäle enthalten, und problemlos die 20mA bringen, beispielsweise 74ACT00. Jede Konstruktion mit MOSFTEs wäre langsamer, jede Konstruktion die den Strom erst beim Schalten rgelt wäre langsamer, jede Konstruktion die LEDs unbedingt in Reihe schalten will braucht einen Spannungswandler und jede KOnstrktion die keinen LogicLevel MOSFET verwendet braucht ebenfalls mehr als 5V. Das ist die Realität, erkenne sie einfach an. Die Schaltung von Achim wäre eine gute Wahl, wenn man nur ungefähr 14V hat, aber genauere 20mA (von den 5V abhängig) bekommen will.
Dietrich schrub:
>..aber High (Einschalten des FET): +3,3V - 0,7V = +2,6V das ist beim >IRFH3707 zu
wenig.
Ist denn der H-Pegel am Gate des Mosfet nicht ca. 14 Volt, wenn der NPN-
Transistor im Gange ist, oder habe ich mich verguckt?
MfG Paul
@ Paul : Jein ! Du gehst davon aus das Q1 voll durchsteuert. Dann läge UB am Gate an. Aber der wenn die Gatespannung ansteigt und die Bassisspannung bei 3,3 liegt passiert was ? Ab einer Gatespannung von ca 2,6V kann kein Basisstrom mehr fliessen (kein Potentiealunterschied da noch die Flussspannung der Basis EmiterDiode dazukommt) -> Q1 sperrt -> Gatespannung steigt nicht mehr. Man benötigt noch einen Pegelwandler.
Es fehlt ein Widerstand von ca. 1K vom Gate des Mosfet nach Masse, dann geht es. MfG Paul
Auf gut Glück kann die LED gerade so leuchten. http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber#Beispiele_zu_Low-Side_Treibern "Zu beachten ist, dass Treiber 2a am Eingang vor R4 ein Signal erwartet, welches für "An" bereits auf der Spannungsebene der Treiberschaltung, oder zumindest auf der benötigten Gate-Spannung des FETs (typischerweise 12V) liegt. Steht dagegen nur ein Logik-Signal mit 5V oder 3,3V zur Verfügung, so muss diese zuerst über eine weitere Stufe erhöht werden. Dies erledigt die Erweiterung in 2b."
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Danke MaWin für die Tipps. > bei einem 3.3V uC sogar einen 2.5/2.7V spezifizierten MOSFET. Ich habe den MOSFET IRLML2502 gewählt. Von 2.5V/2.7V spezifizierten habe ich noch nichts gehört. Warum wird ein solder Typ benötigt? > NATÜRLICH brauchst du einen DC/DC Spannungswandler Ich dachte hier eher an einen Step-Up Wandler, welcher auch in einem kompakten evtl SMD Package erhältlich ist.
Andre S. schrieb: > Von 2.5V/2.7V spezifizierten habe > ich noch nichts gehört. Warum wird ein solder Typ benötigt? Weil du das Gate derzeit (3,3V µC) nur mit 2,6V ansteuerst. Andre S. schrieb: > Ich dachte hier eher an einen Step-Up Wandler das ist ein DC/DC-Wandler...
> Weil du das Gate derzeit (3,3V µC) nur mit 2,6V ansteuerst. Die Threoshold Spannung liegt bei 1.2V, die müsste doch reichen oder übersehe ich etwas wesentliches? Spricht etwas gegen den IRLML2502? Die Schaltung von Achim sieht soweit ganz gut aus. Mein Ziel wäre jedoch nur die Versorgungsleitung zu schalten. Ich habe einen gemeinsamen Ground zur Verfügung und eben den LED Eingang welcher gepulst werden muss. Ursprünglich wollte ich das Ganze mit einem P-MOSFET realisieren. Die Transistorschaltung zur Strombegrenzung sieht allerdings sehr vielversprechend aus. Ist so etwas mit einem Transistor überhaupt realisierbar?
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Andre S. schrieb: > Spricht etwas gegen den IRLML2502? den kriegst du mit deinem Treiber evtl nicht ganz ausgeschaltet (VGS_th min = 0,6V). Andre S. schrieb: > Mein Ziel wäre jedoch > nur die Versorgungsleitung zu schalten. Nett, dass du das erwähnst. Warum diskutieren wir dann die ganze Zeit über Schaltungen, die auf der Lowside schalten? Andre S. schrieb: > Die Transistorschaltung zur Strombegrenzung sieht allerdings sehr > vielversprechend aus. Ist so etwas mit einem Transistor überhaupt > realisierbar? Meine Meinung dazu kennst du (sonst hätte ich es ja nicht vorgeschlagen), du kannst aber gerne noch Zweitmeinungen anhören. Allerdings hatte ich es vorgeschlagen als ich von einer 12V Versorgung, genügend Spannungsoverhead (600Ohm Vorwiderstand) und lowside-Schalten ausgegangen bin. Nach deiner aktuellen Beschreibung ist davon wohl nichts mehr gültig...
> den kriegst du mit deinem Treiber evtl nicht ganz ausgeschaltet Was wäre hier ein geeigneter P-MOSFET? > Nett, dass du das erwähnst. Warum diskutieren wir dann die ganze Zeit > über Schaltungen, die auf der Lowside schalten? Sorry, mein Fehler!
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Ich möchte jetzt einen PMOS verwenden und folgende Schaltung einsetzen. Alles andere scheint mir sinnlos Da die Spannung des AVR (3.3V) nicht ausreicht um den MOSFET durchzuschalten, schalte ich den GND mittels einen Transistor (oder NMOS) auf den Gate-Eingang. Somit müsste der IRLML2502 ohne Probleme arbeiten können.
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Andre S. schrieb: > Somit müsste der IRLML2502 ohne Probleme arbeiten können. Das ist aber N-MOSFET. Wenn es ein P-MOSFET wäre: besonders schnell schaltet er mit R1=1kOhm aber nicht ab. Gruß Dietrich
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> Das ist aber N-MOSFET. Ja stimmt ich meinte auch den IRLML6402.... Meine Schaltung (wie sie sich im Anhang befindet) funktioniert soweit ohne Probleme. Ich möchte jedoch noch den Ausgang als Konstantstromquelle betreiben, weis allerdings nicht wie und OB es überhaupt möglich ist ohne zu gravierende Einbußen in der Geschwindigkeit des Schaltvorgangs. Gruß Andre
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