Teensy 2.0 (atmega32u4) Mikrocontroller sterben in Schaltung

[Andy Williams (Gast)]

Hallo & guten Abend,

ich habe mehrere Platinen aufgebaut (Eine Trägerplatine mit Teensy und 
Buchsenleisten + seperate Treiberplatinen, die dort aufgesteckt werden) 
um 24V LED-Streifen per USB-Serial zu dimmen (bis max 48W). Die 
Aussteuerung der LEDs geschieht durch einen MOSFET, der mit Push-Pull 
Stufe betrieben wird.

Ich habe 10 Platinen aufgebaut und in Betrieb genommen, aber schon nach 
wenigen Stunden sind einige der Platinen nicht mehr benutzbar.

Der Teensy wird nicht mehr als serieller Port erkannt und lässt sich 
auch nicht mehr über USB programmieren (nicht über Teensyduino, nicht 
über 'platformio run' Kommandozeile, nicht über den teensy_cli_loader).

Zwei Fragen:
1) Was ist ein meiner Schaltung falsch? Warum rauchen die reihenweise 
ab?
2) Gibt es noch eine Rettung für die Boards, die nicht mehr über USB 
reagieren? (Sie werden nicht mal mehr als devices von 'lsusb' 
gelistet...)

Jetzt schon vielen Dank für eure Gedanken!
Andy

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Mit den 24V überfährst du höchstwahscheinlich schon mal (welche FETs 
sind es denn) die zul. Gatespannung.

Und wohin geht "Pin"? Bzw. wie sieht die Schaltung dort aus?

[Andy Williams (Gast)]

Habe einen NTD5867 verbaut. (PS: Die ganze Schaltung ist heftig von 
http://www.breakmyboard.com/product/mosfet-n-channel-stamp/ inspiriert)

Laut Datenblatt kann er ±30V ab. Daran sollte es also nicht scheitern, 
oder? (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NTD5867NL-D.PDF).

> Und wohin geht "Pin"? Bzw. wie sieht die Schaltung dort aus?
Direkt auf den Teensy I/O-Pin.

Sind die 22R auf der Treiberplatine zu klein?

[David .. (volatile)]

Andy Williams schrieb:
> Habe einen NTD5867 verbaut. (PS: Die ganze Schaltung ist heftig von
> http://www.breakmyboard.com/product/mosfet-n-channel-stamp/ inspiriert)
>
> Laut Datenblatt kann er ±30V ab. Daran sollte es also nicht scheitern,
> oder? (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NTD5867NL-D.PDF).
>
>> Und wohin geht "Pin"? Bzw. wie sieht die Schaltung dort aus?
> Direkt auf den Teensy I/O-Pin.
>
> Sind die 22R auf der Treiberplatine zu klein?

VGS ±20 V

[Andy Williams (Gast)]

Ich sollte vielleicht auch noch die zwei Löt-Weichen erklären: damit 
kann man 1) Das Breakout (falls benötigt) zu einem Eingang machen, 2) 
Zwischen Eingang (24V in meinem Fall) und 5V umschalten.

[Andy Williams (Gast)]

David .. schrieb:
> VGS ±20 V

Oha — tatsächlich. Könnte ich mir dadurch die UCs gegrillt haben?

[Bastian W. (jackfrost)]

Hi,

bei den 5V vom Teensy und den 22R fließt ja ein Strom von ~227 mA.
Laut Datenblatt darfst du die Ports nur mit maximal 40 mA ( in Summe 
nicht mehr als 200 mA ) belasten.

Gruß JackFrost

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Jetzt sag nicht, du hast deinen Mosfet-Treiber mit einem stinknormalen 
5V-Ausgang befeuert???

[Andy Williams (Gast)]

Ich hatte mich noch gewundert, aber gedacht, dass es vielleicht seine 
Notwenigkeit hat.

Dann ist in der Schaltung, die ich übernommen hatte auch der Fehler: 
http://www.breakmyboard.com/files/schematics/MOSFET_NTD5867_Stamp_schematic_v1.0.pdf

Da fehlt dann wohl ne Null.. 220R --> 22mA macht mehr Sinn...

[Andy Williams (Gast)]

Habe noch ein bisschen im Netz recherchiert. 
http://joost.damad.be/2012/09/dimming-12v-led-strip-with-mosfet-and.html 
— Hier wird auch mit so geringen Werten für Rbase (22R) und Rgate (4.7R) 
hantiert.

Auch einfach von einander abgeschrieben und nicht ausgiebig getestet? 
Ich hatte ja auch den Prototypen-Aufbau mehrere Stunden mit PWM 0-100% 
getestet. Aber eben nur 1 Kanal.. nicht 3.

1x 200mA aus dem Port kann der Teensy wohl noch ab über längere Zeit. 
Bei 600 ist dann (sehr nachvollziehbar) irgendwann Sense.

Ich werde morgen mal auf 220R gehen. Damit bin ich dann in den Specs der 
Pins. Nachteil ist dann etwas schlechtere Rise/Fall Performance, oder? 
(Ist für meine Anwendung egal).

Danke euch allen für die Hinweise!
Andy

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Das Problem ist die Versorgungsspannung der Treiberstufe.
Schau mal in deinem link und vergleiche mit deiner Schaltung.

[c.m. (Gast)]

nur so aus interesse… warum hast du keinen dedizierten mosfet-treiber 
(MCP1401 o.ä.) benutzt? muss das projekt kostenoptimiert sein?

[Peter D. (peda)]

Bastian W. schrieb:
> bei den 5V vom Teensy und den 22R fließt ja ein Strom von ~227 mA.

Das ist quatsch, Du kennst die Transistorgrundschaltungen nicht.
Die Transistoren sind in Kollektorschaltung, die ist hochohmig und 
braucht keinen Basiswiderstand. Die 22R kann man weglassen.
Wenn ich B=100 ansetze, komme ich auf max 9mA als Impulsstrom.

Ich sehe am IC1 aber keine Keramiks, kann gut sein, daß der schwingt.

[Andy Williams (Gast)]

c.m. schrieb:
> nur so aus interesse… warum hast du keinen dedizierten mosfet-treiber
> (MCP1401 o.ä.) benutzt? muss das projekt kostenoptimiert sein?

Nein — muss nicht kostenoptimiert sein. Habe nur zu spät über all die 
anderen Optionen gelernt.

H.Joachim S. schrieb:
> Das Problem ist die Versorgungsspannung der Treiberstufe.
> Schau mal in deinem link und vergleiche mit deiner Schaltung.

I see... Ich darf dich die Treiberstufe nur mit der 
Teensy-Betriebspannung (5V) versorgen... können die 24V dort Schaden 
Richtung UC machen? Die Treiber/FET-Platinchen scheinen alle noch i.O. 
zu sein...

Danke!

[Andy Williams (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe den Fehler korrigiert: — Die Treiberstufe wird jetzt mit 5V 
statt 24V versorgt.

Wenn ich zwei Kanäle laufen lasse, wird der Teensy trotzdem immer noch 
warm (nicht heiss.. aber warm). Muss ich vielleicht doch NOCH die 22R 
gegen etwas größeres tauschen? 180? 220?

Vielen Dank — Ihr rettet mir gerade meinen uninformierten Hintern...
Andy

[Guest (Gast)]

Also irgendwie verstehe ich den Sinn der beiden Transistoren nicht. Wo 
soll der C-E Strom fliessen?

[Klaus (Gast)]

Bastian W. schrieb:
> bei den 5V vom Teensy und den 22R fließt ja ein Strom von ~227 mA.

Das gilt aber nur, wenn der Teensy supraleited ist. Davon sind aber nur 
ganz wenige Prototypen ausgeliefert worden.

MfG Klaus

[Peter D. (peda)]

Andy Williams schrieb:
> Die Treiberstufe wird jetzt mit 5V
> statt 24V versorgt.

Das macht keinen Unterschied, die Gatespannung ist weiterhin max 4,3V.
Lediglich die Verlustleistung in Q2 ist geringer.

Wozu sind C3 und C2, damit Q1 sie immer schön kurzschließen darf?

[Andy Williams (Gast)]

Guest schrieb:
> Also irgendwie verstehe ich den Sinn der beiden Transistoren nicht. Wo
> soll der C-E Strom fliessen?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Ausgangsstufen_Logik-ICs#Push-Pull

Peter D. schrieb:
> Wozu sind C3 und C2, damit Q1 sie immer schön kurzschließen darf?

Hatte die zum Kompensieren vom Ringen eingeplant, nehme die aber auch 
mal sicherheitshalber raus.

Im Anhang noch mal die aktualisierte Schaltung mit 5V auf die Push-Pull, 
ohne C2, C3 und 150R zwischen Port-Pin und Transistoren.

Kann mir noch jemand versuchen zu erklären, warum der Teensy davon 
sterben kann?

Danke!

[Andy Williams (Gast)]

Anhang! :)

[Alex (Gast)]

5V für die Treibertransistoren ist schon arg wenig für einen MOSFET, die 
24V aber auch zu viel. Ideal wäre zw. 10V-15V.

[Andy Williams (Gast)]

Alex schrieb:
> 5V für die Treibertransistoren ist schon arg wenig für einen
> MOSFET, die
> 24V aber auch zu viel. Ideal wäre zw. 10V-15V.

Das Datenblatt sagt 1.5 – 2.5V Gate Threshold. Das müsste doch dann gut 
passen, oder?

Habe ja die C2, C3 rausgenommen. Dann habe ich bemerkt, dass das Licht 
flackert beim Dimmen. Testweise habe ich dann C3 (100nF Drain-24V)  noch 
mal drin gelassen. Das Flackern bleibt, aber einige meiner Inputs fangen 
an zu spinnen (Reedschalter lösen spontan aus). Die schalten GND durch, 
die Input-Pins sind mit internen Pull-Ups stdmässig hochgezogen.

Trotzalledem laufen 6 Platinen mit je 2-3 Treiber-Platinen drauf seit 
mehreren Stunden, ohne sich zu verabschieden. Ich bin aber immer noch 
sehr nervös, weil ich nicht so recht weiss, was meine Mikrocontroller 
wirklich kaputt gemacht hat. Der Raum hier ist voll mit Teppich.. ggf. 
doch einfach nur dumm gelaufen (im wahrsten Sinne des Wortes)?

[Andy Williams (Gast)]

Jemand aus dem München hier im Forum, der morgen Mittag/Nachmittag mal 
Zeit hätte sich das Problem live anzuschauen? Natürlich gg. 
Anfahrtskosten + Bezahlung!

Ich muss am Mittwoch hiermit fertig sein und diese Probleme übersteigen 
mein Wissen...