Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LEDs mit PWM dimmen


von Hagrid (Gast)


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Guten Abend,
ich möchte 49 RGB LEDs ansteuern und dimmen können. Alle rote, grüne und 
blaue LEDs werden zu drei Gruppen verbunden, so dass ich die Farben 
voneinander unabhängig einstellen kann. Der Strom wird dann pro Gruppe 
knapp 1A betragen. Jede LED kriegt einen Vorwiderstand. Mein Problem 
liegt nun darin, dass ich eine brauchbare PWM Schaltung bauen möchte.
An einer Steckplatine habe ich schon ein wenig ausprobiert. Jedoch habe 
ich das Gefühl, dass die Mosfets die ich hier habe nicht geeignet sind.
Meine Probleme sind aktuell, dass der Mosfet sehr warm wird und nicht 
genug Strom durchkommt. Ausprobiert habe ich bereits einen IRF635 und 
IRF840. Der IRF840 klappt besser. Mein Aufbau sieht wie folgt aus:

Ein Signal wird von einem TL494 erzeugt. Dieses Signal geht auf einen 
MCP1407 und von da aus auf das Gate des Mosfets. Als Last hängt am 
Mosfet ein 1,5 Ohm Widerstand. Die Steig- und Fallzeit beträgt etwa 
50ns.
Geben ich eine stetige Spannung von 5V auf das Gate und Drain, so steigt 
der Strom auf rund 0,9A. Eigentlich sollten es 5/(1,5+0,85) = 2,1A sein. 
Gebe ich 5,5V auf das Gate, so steigt der Strom auf 1,7A. Das Verhalten 
ist also überhaupt nicht Linear. Bin ich mir der Gate Spannung zu 
niedrig?

Ich habe mir überlegt einen Logic Level Mosfet zu benutzen um Abhilfe zu 
schaffen. Genauer gesagt habe ich mir den IRLU 8743 ausgeguckt. Im 
Datenblatt stehen folgende Angaben:
V_gs(th): 1,35 - 1,9 - 2,35V
R_ds(on): 3,0 - 3,9mOhm
Q_g: 39 - 59 nC

Das Datenblatt ist hier zu finden: 
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRLU8743_IR.pdf

Es scheint mir als wäre dieser quasi Optimal geeigent. Kann bei meinem 
Vorhaben noch etwas schief gehen?

Kurze frage noch zum Schluss. Bis zu welcher Frequenz nimmt das Auge ein 
dimmen via PWM noch wahr? Schließlich möchte ich die Frequenz möglichst 
gering halten.

: Verschoben durch Admin
von Lutz H. (luhe)


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Hagrid schrieb:
> Bis zu welcher Frequenz nimmt das Auge ein
> dimmen via PWM noch wahr? Schließlich möchte ich die Frequenz möglichst
> gering halten.

> 5 Mhz bei seitlicher Bewegung des Auges. Es entstehen helle und dunkle Punkte, 
siehe Fernsehen
deshalb mit Spule glätten hilft auch geben EMV.

: Bearbeitet durch User
von Timmo H. (masterfx)


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Mit welcher PWM Frequenz arbeitest du denn jetzt? Der tl494 ist ja eher 
für Schaltnetzteile gedacht (bis 300 khz)

Für LEDs reicht > 100 Hz. Bei sehr hoher Schaltfrequenz muss der Mosfet 
schon dafür geeignet sein,das ist für deinen Anwendungsfall gar nicht 
notwendig. Mosfets mit die für sehr große Ströme ausgelegt sind haben 
eine sehr hohe Gate Kapazität, wenn die nicht schnell genug umgeladen 
wird hast du Verluste am Mosfet.

: Bearbeitet durch User
von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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von Mani W. (e-doc)


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Hagrid schrieb:
> Geben ich eine stetige Spannung von 5V auf das Gate und Drain, so steigt
> der Strom auf rund 0,9A. Eigentlich sollten es 5/(1,5+0,85) = 2,1A sein.
> Gebe ich 5,5V auf das Gate, so steigt der Strom auf 1,7A. Das Verhalten
> ist also überhaupt nicht Linear. Bin ich mir der Gate Spannung zu
> niedrig?

Gatespannung auf 7 Volt und höher ansetzen...

von Hagrid (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Hagrid schrieb:
>> Geben ich eine stetige Spannung von 5V auf das Gate und Drain, so steigt
>> der Strom auf rund 0,9A. Eigentlich sollten es 5/(1,5+0,85) = 2,1A sein.
>> Gebe ich 5,5V auf das Gate, so steigt der Strom auf 1,7A. Das Verhalten
>> ist also überhaupt nicht Linear. Bin ich mir der Gate Spannung zu
>> niedrig?
>
> Gatespannung auf 7 Volt und höher ansetzen...

Die Gatespannung habe ich mal erhöht und tatsächlich. Der Mosfet bleibt 
relativ Kühl. Ich habe jetzt so ein kleines Problem wie ich die 
Gatekapazität bestimme.
Ich habe den IRLU 024N jetzt ausgeguckt. Q_g beträgt bei dem: 10nC.
Wenn ich einen Kondensator habe, dann berechnet sich die Kapazität aus
C = Q/U. C = 15*10^-9As/5V = 3nF. Dieser Wert erscheint mir relativ 
gering, passt das? Weiterhin habe ich im Datenblatt eine Kurve die eine 
Kapazität zur Drain Source Spannung darstellt. Da liegt die Kapazität 
allerdings zwischen 0,2 und 0,6 nF. Also was denn nun?

von OldMan (Gast)


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Für LEDs zu dimmen reichen wenige 100 Hz.
Warum nimmst Du nicht einen Highside-Switch (PROFET) wie bspw. einen 
BTS432D oder ähnlich. Die können max. 3 KHz (garantierter Wert) und sind 
direkt mit Logikpegel anzusteuern. Der BTS432D kann 11 A an Strom 
führen, nominal!
Ausserdem sind alle möglichen Schutzmaßnahmen schon integriert. Kosten 
tun die Dinger nur ein paar Cent mehr als ein normaler MOSFET.

Hier ein mal ein Beispiel zum Preis:
http://www.pollin.de/shop/dt/NTI5OTI4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Spannungsregler/PROFET_BTS432F.html

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