LED an Raspberry Pi

[Sören (Gast)]

Hallo zusammen,

mit dem Raspberry Pi will ich eine IR-LED ansteuern.
Die LED hat eine Durchlasspannung von 1,3 V und kann bis 120 mA. Sie ist
wie im Bild gezeigt über einen Widerstand von 150 Ohm mit den 3,3 V des
Raspberry Pi verbunden (Strom < 15 mA) und toggelt mit 40 kHz.

Folgendes habe ich bisher versucht:

1. NPN-Transistor BC546 mit Basiswiderstand 1500 Ohm
2. n-Kanal MOSFET BS108 mit Gatewiderstand 1500 Ohm

In beiden Fällen funktioniert die Schaltung grundsätzlich, produziert 
aber Störungen auf der 3,3 V Schiene (+/- 200 mV), die auch noch auf der 
5 V Spannung zu sehen sind. Diese Störungen bewirken weiter, dass GPIOs 
trotz Pull-Up sporadisch ein falsches Signal einfangen.
Gegentest: Durchtrennen der  Leitung zur Ansteuerung des 
Treiber-Transistors --> glatte Spannungsversorung, keine Störungen).

Ohne den Gatewiderstand im 2. Beispiel sind die Störungen massiv.

Folgende Gegenmassnahmen habe ich versucht:
1. 100 nF zwischen Basis/Gate und GND verschleift die Flanken, 
verringert die Glitches nur unwesentlich.
2. 220 uF zwischen 3,3 V und GND bringt auch kaum Besserung.

Was kann ich unternehmen, um die LED anzusteuern, ohne dass die 
Spannungsversorung die Störungen zeigt? Gibt es eine einfache Schaltung 
zum sanften Ansteuern der LED?

Besten Dank.
Sören

[Joachim B. (jar)]

du solltest zwischen VCC und GND für deine Versorgung mindestens einen 
1000µF/6,3V schalten, kann aber auch sein das dein PI schon mit allen 
Lasten an USB an der Grenze arbeitet, die Polyfuse über microUSB lässst 
nur ca. 1A durch der ungetunte PI braucht selber bis zu 0,7A und was 
überbleibt 0,3A ist für alles zuständig, HDMI 20mA und USB A Buchsen 
(Version B ohne +)

Das ist wenig um mal eben 120mA zu klauen, der Kondi könnte helfen um 
die IR Impulse zu puffern.

[Sören (Gast)]

Danke für diese Antwort.

Der Kondensator verbessert die Situation nur geringfügig.
Es ist nicht der Strom durch die LED, der Probleme macht. Vielmehr 
erzeugt die Ansteuerung des MOSFETs die Störungen.

Die USB Ports werden nicht benutzt, ebensowenig der HDMI. Es ist nur 
Ethernet angeschlossen.

Gibt es generell eine Möglichkeit, Lasten sanft zu schalten? Die 
Treiberstärke der GPIOs ist bereits deutlich reduziert. Was ist sonst 
noch möglich?

[Sören (Gast)]

Hier noch der Spannungsverlauf am Gate des MOSFETs. Die Störungen auf 
der Versorgung treten zu Beginn der steigenden bzw. fallenden Flanke 
auf, wo sich diese Spannung sehr schnell ändert.

[Max H. (hartl192)]

Sören schrieb:
> Der Kondensator verbessert die Situation nur geringfügig.
Was war es für einer? ESR, ESL?

Sören schrieb:
> Die Störungen
Das ist die sogenannte Plateauspannung, diese wird von der Gate-Drain 
Kapazität verursacht und ist eigentlich normal beim Ansteuern von 
MOSFETs.

[Joachim B. (jar)]

Sören schrieb:
> Hier noch der Spannungsverlauf am Gate des MOSFETs.

Max H. schrieb:
> ist eigentlich normal beim Ansteuern von
> MOSFETs.

dann schau dir das noch mal mit NPN an evtl. ist das besser.

Wegen der Gatekapazität bin ich eh kein Fan von FET vor allem wenn man 
die nicht unbedingt braucht und hierfür braucht man definitiv keine, ich 
meine 120mA am Collector vom Transistor, min. 100 ß oder Hfe Verstärkung 
wird sich locker finden lassen, macht 1,2mA Basisstrom, was auch der PI 
locker schafft.

Der Kondi sollte dicht an der Zusatzschaltung sein, zum +5 am GPIO 
könnte man ja noch eine kleine Drossel vorschalten mit Freilaufdiode, 
dann sollte nichts mehr von den IR Impulsen zur Vcc durchschlagen.

[HildeK (Gast)]

Mit dem BC546 ist aber bei 100mA Kollektorstrom bereits die 'Absolute 
Maximums'-Grenze bereits erreicht.

[Joachim B. (jar)]

das wäre auch der letzte an den ich denken würde,

BC548 500mA
http://www.philohome.com/sensors/gp2d12/gp2d12-datasheets/bc548.pdf

oder BC517 (Darlington 800mA hier unnötig) sind meine bevorzugste Wahl