Ansteuerung LED per PWM mit ARM-Prozessor v2.0

[Ludwig B. (ludwig_b90)]

Hallo,

vor einiger Zeit hatte ich mich bezüglich der Ansteuerung von MOSFets 
für eine PWM beraten lassen (/topic/312518).
Die Schaltung hat seit dem (ca. ein Jahr) fast ununterbrochen PWM an 
mehreren Kanälen erzeugt und es gab nie Probleme.
Vielen Dank noch einmal für die Hilfe und den großen Erfolg!

Heute habe ich wieder ein ähnliches Projekt:
- Ein STM32F103 soll PWM an 70 Kanälen erzeugen.
- Last pro Kanal max. 250mA.
- Frequenz 100-200Hz

Von der Rechenzeit geht alles klar, jetzt geht's um die Hardware.

Bei 48MHz kann der STM32F103 maximal 50mA; bei 72MHz kann der 
STM32F105/107 maximal 70mA von den maximal möglichen 150mA beanspruchen.
Somit dürfen im worst case (alle Treiber active und 72MHz) nur ca. 1mA 
pro Treiber anfallen.

In meiner alten Schaltung (siehe Bild) müsste somit für R4 ein 2k6 Ohm 
Widerstand eingesetzt werden.
Dies liefert mir leider eine Risetime von 450ns, die Falltime bleibt 
unverändert.
Im Prinzip wäre bei einer 100Hz PWM (Periodenzeit 10ms) der Anteil 
dennoch verschwindend gering.

Nun zu meinen Fragen:
1.: Ist es ratsam, 70mA gepulst vom STM zu verlangen? Oder wird das 
unweigerlich zu Problemen führen?
2.: Ist es effizient? Es werden immerhin insgesamt 210 Transistoren und 
noch ein paar Widerstände gebraucht

Und generell: Sollte ich zum steuern der Kanäle MOSFets verwenden oder 
auf Transistoren umsteigen? Ein Transistor (evtl sogar Darlington) mit 
Verstärkung > 250 könnte ja ebenfalls mit 1mA die geforderten 250mA 
schalten.

Eine andere Überlegung war, die Mosfets jeweils mit einem 
Operationsverstärker anzusteuern, das würde den STM entlasten. 
(Biasstrom geht gegen 0, Schmitt Trigger wäre möglich)

Zu welcher Variante würdet ihr mir raten und warum?

Mit freundlichen Grüßen und vielen Dank für die Hilfe,
Ludwig Brechter.

[Mike (Gast)]

Ludwig B. schrieb:
> Zu welcher Variante würdet ihr mir raten und warum?

Bau das ganze modular auf.

[Ludwig B. (ludwig_b90)]

Mike schrieb:
> Bau das ganze modular auf.

Modular im Sinne von mehreren ICs, die dann einzelne LEDs steuern?

[Falk B. (falk)]

@ Ludwig B. (Firma: piusbruder.bplaced.net) (ludwig_b90)

>- Ein STM32F103 soll PWM an 70 Kanälen erzeugen.
>- Last pro Kanal max. 250mA.
>- Frequenz 100-200Hz

>Von der Rechenzeit geht alles klar, jetzt geht's um die Hardware.

Hmm. Also Soft-PWM.

>Bei 48MHz kann der STM32F103 maximal 50mA; bei 72MHz kann der
>STM32F105/107 maximal 70mA von den maximal möglichen 150mA beanspruchen.

Da hast du glaub ich was falsch verstanden. Das ist wahrscheinlich die 
Stromaufnahme der CPU, nicht was diese über die IOs rausgeben kann.

>Somit dürfen im worst case (alle Treiber active und 72MHz) nur ca. 1mA
>pro Treiber anfallen.

Naja, ein Treibereingang braucht auch dynamisch eher wenig.

>In meiner alten Schaltung (siehe Bild) müsste somit für R4 ein 2k6 Ohm
>Widerstand eingesetzt werden.

Eine sehr rustikale Schaltung. Willst du die Klimaerwärmung 
vorantreiben?

Nimm einfach Logic Level MOSFETs ala IRLZ34N oder IRF7103 (SMD) und ein 
paar HCT Treiber ala 74HCT244 oder so. Die brauchen weniger 
(Eingangsstrom), Platz und sind auch sonst besser.

>1.: Ist es ratsam, 70mA gepulst vom STM zu verlangen? Oder wird das
>unweigerlich zu Problemen führen?

Du brauchst sie nicht.

>2.: Ist es effizient?

Nö.

> Es werden immerhin insgesamt 210 Transistoren und
>noch ein paar Widerstände gebraucht

Eben.

>Und generell: Sollte ich zum steuern der Kanäle MOSFets verwenden oder
>auf Transistoren umsteigen?

Auch

M etall
O xide
S emiconductor
F ield
E effekt
T ransistors

sind Transistoren.

> Ein Transistor (evtl sogar Darlington) mit
>Verstärkung > 250 könnte ja ebenfalls mit 1mA die geforderten 250mA
>schalten.

Allles Quark. Siehe oben.

>Eine andere Überlegung war, die Mosfets jeweils mit einem
>Operationsverstärker anzusteuern,

NEIN!

>Zu welcher Variante würdet ihr mir raten und warum?

Siehe oben.

[Ludwig B. (ludwig_b90)]

Falk Brunner schrieb:
> Hmm. Also Soft-PWM.

Sollte für meine Zwecke ausreichen.

Falk Brunner schrieb:
> Da hast du glaub ich was falsch verstanden. Das ist wahrscheinlich die
> Stromaufnahme der CPU, nicht was diese über die IOs rausgeben kann.

Mir ist bewusst, dass es sich um die Stromaufnahme handelt. Ich meinte 
auch eher, dass von den 150mA noch 80mA übrig bleiben, also pro 70 
Kanälen (mit etwas Luft) 1mA möglich sind.

Falk Brunner schrieb:
> Nimm einfach Logic Level MOSFETs ala IRLZ34N oder IRF7103 (SMD) und ein
> paar HCT Treiber ala 74HCT244 oder so. Die brauchen weniger
> (Eingangsstrom), Platz und sind auch sonst besser.

Diesen Chip kannte ich nicht, aber er scheint mir ideal zu sein. Vielen 
Dank für den Tip!

Gruß, Ludwig.