Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM über Mosfet schalten, passt das so?


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von Mathias R. (goldenhunter97)


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Guten Abend / Morgen,

ich habe vor ein Mischpult für eine RGB-LED Leiste selbstzubauen und 
hätte da ein paar Fragen, die ich gern vorab klären möchte.

Da das Thema MosFET's für mich Neuland, ist was die Verwendung dieser 
Betrifft (Vorgänge auf Teilchenebene etc. sind mir durchaus bekannt), 
bin ich hierbei auf Eure Hilfe angewiesen.

Grundsätzlich würde ich gern wissen, ob der IRLZ34N für mein Vorhaben 
geeignet ist (basierend auf anderen Beiträgen würde ich diesen als 
Sinnvoll erachten, aber vielleicht gibt es Alternativen, die besser 
geeignet sind) und ob ich diesen mit dem Pull-Down Widerstand R1 soweit 
gut betreiben kann (in einem Betrag war mal die Rede von 33k ... 100k 
jedoch ohne nachvollziehbare Begründung).

Des Weiteren würde ich gern wissen, ob das so OK ist, das PWM Signal des 
ATmegas direkt am Gate anzuschließen oder ob (in der Abbildung in Rot 
angedeutet) noch ein Vorwiderstand von Nöten ist und wenn ja, wie ich 
diesen richtig dimensioniere (hab bereits verschiedene Werte von 100 bis 
200 Ohm gesehen, hingegen andere sagen man soll ihn einfach weglassen)

In einem anderen Thread wo jemand im KFZ hohe Ströme von bis zu 80A 
schalten wollte war dann auch noch die Rede von TVS-Dioden und 
Push-Pull-Stufe, was mir persönlich aber wirklich gar nichts sagt, wäre 
also über Aufklärung dankbar, sofern für meinen Anwendungszweck von 
Nutzen.

VDC_1-Quelle: einstellbares 24V Schaltnetzteil
VDC_2-Quelle: LM7805 welcher die 24V auf 5V runterregelt (für den 
ATmega)

μC wäre ein Atmega328PU

geplanter MosFET: IRLZ34N

PWM: 5VDC  490Hz  8bit

zu schaltende Last je MosFET:
24VDC / 2-3A (insgesamt 3 Schaltkreise für R, G und B)


Im Voraus schon einmal vielen Dank für Eure Antworten!

: Verschoben durch Admin
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mathias R. schrieb:
> PWM: 5VDC  490Hz  8bit

Jo, bei so niedrigen Frequenzen klappt es auch ohne Gatevorwiderstand 
direkt mit Gate an den Ausgang des ATMega.
Solange der IRLZ voll durchgeschaltet wird, sollte dieser auch keine 
Wärme entwickeln, wenn du nur 2-3A schaltest.
Also, alles bestens. Sieh nur zu, das du den Leistungskreis, vor allem 
die Masse am IRLZ nicht durch die Platine mit dem Mega schickst, sondern 
an ihm vorbei und mit etwas dickeren Drähten.

von Wolfgang (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Jo, bei so niedrigen Frequenzen klappt es auch ohne Gatevorwiderstand
> direkt mit Gate an den Ausgang des ATMega.

Umgekehrt wird da ein Schuh draus.

Durch den roten Widerstand wird der FET etwas langsamer geschaltet und 
erwärmt sich während der Signalflanke im daraus resultierenden 
Linearbetrieb stärker. Wenn diese Flanken selten genug sind, trägt die 
in dieser Phase freigesetzte Wärmeenergie nicht wesentlich zur 
Verlustleistung am FET bei, so dass man sich bei niedrigen Frequenzen 
die langsameren Flanken leisten kann und damit auch Störungen reduzieren 
kann.

Bei hohen Frequenzen ist der zeitliche Anteil der Flanken höher und der 
FET erwärmt sich dadurch zu sehr, so dass man schneller schalten muss.

Ein Gate Vorwiderstand von 100Ω schadet bei 500Hz normalerweise nicht, 
begrenzt aber den Umladestrom für die Gatekapazität und reduziert den 
Spitzenstrom für die ATmega Ausgangspin.
Wenn der Strom für die (unbekannte) LED-Kette allerdings so hoch ist, 
dass der FET sowieso thermisch schon an der Grenze ist, braucht man 
einen vernünftigen Treiber.

Mathias R. schrieb:
> Grundsätzlich würde ich gern wissen, ... und ob ich diesen mit dem
> Pull-Down Widerstand R1 soweit gut betreiben kann (in einem Betrag
> war mal die Rede von 33k ... 100k jedoch ohne nachvollziehbare
> Begründung).

Kannst du, für die von dir eingezeichneten 10kΩ wirst du auch keine 
nachvollziehbare Begründung gefunden haben, die nicht genauso auch für 
100kΩ gilt. Der Widerstand kommt zum tragen, wenn deine LED gerade 
eingeschaltet ist und du dann dem µC einen Reset verpasst. Auch hier 
kommt es also wieder auf deine Lichterkette an.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Wolfgang schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Jo, bei so niedrigen Frequenzen klappt es auch ohne Gatevorwiderstand
>> direkt mit Gate an den Ausgang des ATMega.
>
> Umgekehrt wird da ein Schuh draus.

Da habt ihr beide recht. Denn das hängt davon ab, von welchem Bauelement 
aus der Vorgang betrachtet wird:
Matthias:
Er betrachtet die Belastung des ATMega-Ausgangs beim Umladen der 
Gate-Kapazität.
Wolfgang:
Er betrachtet die Verlustleistung der MOSFETs im Umschaltvorgang.

Man kann also bei niedrigen Frequenzen aus Sicht des µC den Widerstand 
weglassen, muss es aber nicht aus Sicht des MOSFETs.
Bei hohen Frequenzen gibt es auf diesem Weg eventuell keine 
befriedigende Lösung und man braucht einen leistungsfähigen 
Gate-Treiber.

von M. K. (sylaina)


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Mathias R. schrieb:
> Grundsätzlich würde ich gern wissen, ob der IRLZ34N für mein Vorhaben
> geeignet ist (basierend auf anderen Beiträgen würde ich diesen als
> Sinnvoll erachten, aber vielleicht gibt es Alternativen, die besser
> geeignet sind) und ob ich diesen mit dem Pull-Down Widerstand R1 soweit
> gut betreiben kann (in einem Betrag war mal die Rede von 33k ... 100k
> jedoch ohne nachvollziehbare Begründung).

Der Pulldown bildet mit der GateKapazität (die sich aus Ansteuerspannung 
und Gateladung ergibt) einen Tiefpass. Die Grenzfrequenz von diesem 
Tiefpass sollte deutlich über der Ansteuerfrquenz liegen. Mittels des 
externen Pull-Downs lässt sich die Tiefpassfrequenz stark beeinflussen.

von Wolfgang (Gast)


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M. K. schrieb:
> Die Grenzfrequenz von diesem Tiefpass sollte deutlich über der
> Ansteuerfrquenz liegen.

Das sollte doch wohl selbstverständlich sein, sonst kannst du den FET 
gleich als Analogstellglied ansteuern und wirfst damit sämtliche 
Wirkungsgradargumente für PWM über den Haufen.

von Wolfgang (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Da habt ihr beide recht. Denn das hängt davon ab, von welchem Bauelement
> aus der Vorgang betrachtet wird:

Spätestens, wenn das Analogradio in der Nähe der Lichterkette wegen 
HF-Störungen keinen Empfang mehr hat, wird man feststellen, dass die 
Flankensteilheit der LED-Ströme nicht egal ist.

Für die Empfangsstörungen ist es auch kein sonderlicher Unterschied, ob 
die Flanken mit 500 1/s oder häufiger kommen.

von M. K. (sylaina)


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Wolfgang schrieb:
> Das sollte doch wohl selbstverständlich sein, sonst kannst du den FET
> gleich als Analogstellglied ansteuern und wirfst damit sämtliche
> Wirkungsgradargumente für PWM über den Haufen.

Da der TE schrieb

Mathias R. schrieb:
> in einem Betrag war mal die Rede von 33k ... 100k
> jedoch ohne nachvollziehbare Begründung

ist dies für ihn wohl nicht selbstverständlich gewesen, daher mein Post 
;)

von Wolfgang (Gast)


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M. K. schrieb:
> Der Pulldown bildet mit der GateKapazität (die sich aus Ansteuerspannung
> und Gateladung ergibt) einen Tiefpass. Die Grenzfrequenz von diesem
> Tiefpass sollte deutlich über der Ansteuerfrquenz liegen.

Also noch mal zur Klarstellung:
Die Grenzfrequenz aus Gate-Vorwiderstand und Gate-Kapazität muss weit 
über der PWM-Frequenz liegen, die Grenzfrequenz aus Gate-Pull-Down 
Widerstand und Gate-Kapazität muss weit unter der PWM Frequenz liegen. 
Letzterer soll auf das PWM-Signal keinen Einfluss haben, sondern nur 
bei deaktiviertem µC-Ausgangstreiber den FET-Kanal dicht halten.
Wenn der FET vom µC geöffnet wurde (Pin=High) und man dann den µC 
zurücksetzt, muss über den Widerstand das Gate vom FET so schnell auf 
Gnd umgeladen werden, dass der Halbleiter im FET dabei nicht unzulässig 
heiß wird.

von Mathias R. (goldenhunter97)


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Vorerst schon mal vielen Dank, für das schnelle Feedback, allerdings bin 
ich offen gesagt nun auch nicht so viel schlauer geworden schäm-smiley

Wolfgang schrieb:
> Wenn der Strom für die (unbekannte) LED-Kette allerdings so hoch ist,
> dass der FET sowieso thermisch schon an der Grenze ist, braucht man
> einen vernünftigen Treiber.

Ich meine erwähnt zuhaben, dass an jedem Transistor eine Schaltlast von 
24V / 2-3A anliegt, ich weiß jetzt nicht genau, was du weiterwissen 
möchtest.

Sind halt 24V 5050SMD RGB LED Leisten / 6LED's pro 10cm ....
Mein Netzteil kann 180W liefern, welche ich im ideal fall auch später 
ausnutzen können möchte.
Im Momentan Zustand verbrauchen meine LED's rund 150W, was bei 24V einen 
Strom von 6,25A betrifft, da jeder der 3 verbauten MOSFET's nur eine 
Farbe, somit also 1/3 des gesamten Stromes schalten muss, ergibt sich 
folglich eine anliegende Belastung von ~2,1A pro MOSFET

Wolfgang schrieb:
> Die Grenzfrequenz aus Gate-Vorwiderstand und Gate-Kapazität muss weit
> über der PWM-Frequenz liegen, die Grenzfrequenz aus Gate-Pull-Down
> Widerstand und Gate-Kapazität muss weit unter der PWM Frequenz liegen.
> Letzterer soll auf das PWM-Signal keinen Einfluss haben, sondern nur

Formeln / Rechenbeispiele oder halt Aussagen konkret zu meiner Schaltung 
würden mir die Sache etwas erleichtern, weil bis jetzt habe ich eine 
Vorstellung was der ganze Spaß macht, jedoch nicht wie ich das 
entscheide was für Bauteile ich nun genau verwenden muss. Wie gesagt 
habe bisher noch nie mit MOSFET's gearbeitet und mir bei meinen 
bisherigen Schaltungen mit Bipolar Transistor auch nichts weiter zu 
solchen Themen gedacht, da alles soweit funktioniert, wie es soll (falls 
es sowas bei Bipo's überhaupt gibt).

Matthias S. schrieb:
> Also, alles bestens. Sieh nur zu, das du den Leistungskreis, vor allem
> die Masse am IRLZ nicht durch die Platine mit dem Mega schickst, sondern
> an ihm vorbei und mit etwas dickeren Drähten.

An sich war mein Plan offen gesagt, das Ganze auf Lochrasterplatine zu 
realisieren, da es wesentlich günstiger ist und ich somit auch eine 
bessere Möglichkeit habe, wenn ich später noch Funktionen hinzufügen 
muss. Bei einer geätzten Platine bräuchte ich ja tendenziell jedes Mal 
eine neue und hätte ebenfalls ein Problem, falls ich bei der Planung 
irgendetwas vergesse.
Den ungefähren Aufbau des ganzen habe ich mal Angehängt, wäre im Prinzip 
das gleiche Layout wie ich es auch aktuell bei einer schwächeren Platine 
verwende, kann sonst auch exemplarisch davon Bilder machen, falls 
gewünscht.

----

Eine weitere Frage wäre noch:
Mal Angenommen ich würde als 2. Steuer Methode so einen Controller mit 
Fernbedienung benutzen, dieser halt am Ausgang auch die 3-Kanäle RGB, 
und gibt bereits die 24V aus, jedoch kann dieser eben nicht genügen Last 
schalten, weshalb ich das Signal dessen auch an den Gates des MOSFET 
leiten wollen würde.
Das Ganze würde ich mit Kippschaltern realisieren, welche zwischen PWM 
vom ATmega und PWM vom IR-Controller umschalten können.
In wieweit brauche ich dann einen Vorwiederstand und wie errechne ich 
diesen? oder kann ich ebenfalls die 24V direkt an den Gate-Pin 
ranpacken?

Voraus wieder vielen Dank für Eure antworten, ich würde allerdings darum 
bitten, neben allgemeinen Aussagen auch konkrete 
Formeln/Rechnung/Aussagen anzufügen, da mein Ziel letzten Endes ist das 
gewonnen Wissen auch in die Praxis umsetzen zu können.

PS:
Bezüglich Störungen... Könnte ein Aluminium Gehäuse nicht einen Großteil 
dieser Störeinflüsse abfangen (ähnlich dem Prinzip des PC-Gehäuses)
Das ganze wäre nur insofern interessant, da das Ganze nur eine 
Tischplatte von meiner Hi-Fi Entfernt ist , ein Radio nutze ich aber 
z.B. nicht.
Rein Aus Prinzip wäre ich natürlich gewillt Störemissionen weitestgehend 
zu eliminieren, sofern dies der eigentlichen Funktion keinen Abbruch 
tut.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mathias R. schrieb:
>> Also, alles bestens. Sieh nur zu, das du den Leistungskreis, vor allem
>> die Masse am IRLZ nicht durch die Platine mit dem Mega schickst, sondern
>> an ihm vorbei und mit etwas dickeren Drähten.
>
> An sich war mein Plan offen gesagt, das Ganze auf Lochrasterplatine zu
> realisieren, da es wesentlich günstiger ist und ich somit auch eine
> bessere Möglichkeit habe, wenn ich später noch Funktionen hinzufügen
> muss.

Da spricht nichts dagegen. Achte beim Aufbau darauf, das du die 
Masseleitungen zu den MOSFet aus dickem Kupferdraht ausführst (1mm² ist 
dafür geeignet) und das die Wege nicht kreuz und quer über die Platine 
führen, sondern kurz zum 'dicken' Elko und zur Stromversorgung führen.
Das gleiche gilt für die +24V zu den RGB Leisten.
Gegen EMV helfen Drosseln in den Drain Leitungen zu den Leisten, z.B. 
Ringkerndrosseln mit ein paar dutzend µH - z.B. sowas hier:
http://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringkern/FED-100-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=7637&GROUPID=3182&artnr=FED+100µ
o.ä.
Diese müssen natürlich den Strom tragen können, deswegen hier ein 5A 
Typ.
Allerdings ist bei 500Hz PWM Frequenz nicht viel an Störungen zu 
erwarten.

Mathias R. schrieb:
> oder kann ich ebenfalls die 24V direkt an den Gate-Pin
> ranpacken?

Nein, das verträgt der MOSFet nicht, er darf max. etwa 20V am Gate gegen 
Source sehen, sonst schlägt er durch. Am besten wäre es, du würdest 
diese Steuerung ebenfalls über den schon vorhandenen MC machen, oder du 
musst die Steuerspannung soweit reduzieren (per Zenerdiode oder 
Spannungsteiler) das die 20V nicht überschritten werden.
Nun kommt die Tiefpassfunktion, die oben schon diskutiert wurde, ins 
Spiel. Der Spannungsteiler oder Vorwiderstand der Zenerdiode darf nicht 
zu gross werden, sonst wird der MOSFet zu langsam durchgeschaltet.

Melde dich am besten wieder, wenn die erste Schaltung soweit spielt - 
dann kommen wir zu den Erweiterungen.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Mathias R. schrieb:
> Formeln / Rechenbeispiele oder halt Aussagen konkret zu meiner Schaltung
> würden mir die Sache etwas erleichtern

Nimm 100Ω als Vorwiderstand und irgendwas zwischen 10 und 50kΩ (was dir 
so in die Finger kommt) als Pull-Down. Das sollte schon passen. Bei 
2..3A hat der IRLZ34N genug Reserven.

https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass#Tiefpass_1._Ordnung ;-)

von Mathias R. (goldenhunter97)


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Vielen Dank Matthias, diese Antwort hat mich schon einen großen Schritt 
näher an mein Ziel gebracht.

Matthias S. schrieb:
> Nein, das verträgt der MOSFet nicht, er darf max. etwa 20V am Gate gegen
> Source sehen

Wäre es dort nicht möglich einfach einen passenden Vorwiderstand 
zwischen Signal vom Controller und dem Gate zunehmen?
Mit Z-Dioden habe ich ehrlich gesagt auch noch nie gearbeitet und habe 
so auch keine rumliegen.

Matthias S. schrieb:
> Gegen EMV helfen Drosseln in den Drain Leitungen zu den Leisten

heißt ich bräuchte 3 Stück davon die ich dann einfach vom Drain am 
Mosfet zum +24V parallel zur Last schalte? (wie ich es bei einem Elko 
auch machen würde)? (Die Frage wäre hier halt ob man die dann überhaupt 
braucht, wenn du selbst sagst da ist nicht viel zu erwarten.?)

Matthias S. schrieb:
> Melde dich am besten wieder, wenn die erste Schaltung soweit spielt -
> dann kommen wir zu den Erweiterungen.

Strenggenommen mache ich ja nichts anders vor als die gleiche Platine 
wie ich sie jetzt habe nochmal neu löten und dann statt Bipos eben 
MOSFETs verwenden. (so war jedenfalls im Grunde der Plan)
Grundsätzlich würde ich aber gern vorher wissen, was ich benötige, da 
ich ohnehin bei Reichelt bestellen muss (5,60€ Versandkosten halt 1-mal 
oder 2-mal zahlen...).
Hast du sonst zumindest so einen groben Ansatz, was ich brauche?

Ich mein das mit den 24V auf MOSFET verträgliche Spannung für's Gate 
bringen ist schon mehr oder minder fest eingeplant, das steuern über den 
μC wäre an sich möglich, würde aber deutlichen Mehraufwand tragen, da 
man dem μC ja ersteinmal die Funktionen der Fernbedienung beibringen 
müsste.

Dazu kommt eben, dass so etwas größere Bauteile wie Drosseln ja auch 
Platz auf der Platine brauchen, welchen man evtl. vorher einplanen 
müsste, da ich auf der Lastseite grundsätzlich gern so kurze Strecken 
wie möglich verwende.

Wolfgang schrieb:
> Nimm 100Ω als Vorwiderstand und irgendwas zwischen 10 und 50kΩ (was dir
> so in die Finger kommt) als Pull-Down.
Hätte spontan 10k, 15k, 22k, 50k auf Lager und wie gesagt ohnehin eine 
Bestellung vor mir :)


Ansonsten würde ich die Schaltung halt momentan so aufbauen wie ganz zu 
Anfang und als roten Widerstand 100Ohm und mit R1 = 10k oder 22k und 
halt hoffen, dass es ohne Nennenswerte Probleme Funktioniert? o.O

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mathias R. schrieb:
> heißt ich bräuchte 3 Stück davon die ich dann einfach vom Drain am
> Mosfet zum +24V parallel zur Last schalte?

Nein, nicht parallel zur Last, sondern in Reihe mit jener. Also 
Drain->Drossel->LEDs.
1
Drain     L1          LED Kette
2
D------|ZZZZZZ|---+--|<|-|<|-|<|-----+24V
3
        Drossel   |
4
                  |  C1
5
                 --- 470pF-2,2nF
6
                 ---
7
GND               |
8
------------------+

Für hohe Frequenzen wirkt die Drossel als Widerstand und verhindert so 
die Abstrahlung von Frequenzen über die LED Ketten. Nur in hartnäckigen 
Fällen solltest du noch C1 vorsehen, der ist bei dir vermutlich wirklich 
nicht nötig.

Mathias R. schrieb:
> das steuern über den
> μC wäre an sich möglich, würde aber deutlichen Mehraufwand tragen, da
> man dem μC ja ersteinmal die Funktionen der Fernbedienung beibringen
> müsste.

Das ist leichter, als du denkst, wenn du dir das IRMP Projekt von Frank 
anguckst:
https://www.mikrocontroller.net/articles/IRMP
Ich habe damit schon diese klassischen RGB Ketten-Fernbedienungen einem 
MC beigebracht - geht alles recht einfach.
Wie zum Beispiel diese hier:
Ebay-Artikel Nr. 361215158644

Die Fernbedienungen benutzen das NEC Protokoll, haben Adresse 0xEF00 und 
die Tasten sind von oben links nach unten rechts einfach ab 0 
durchnummeriert.

: Bearbeitet durch User
von Mathias R. (goldenhunter97)


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OK Alles klar, dankeschön.

Matthias S. schrieb:
> Das ist leichter, als du denkst, wenn du dir das IRMP Projekt von Frank
> anguckst:
Gut, dann habe ich jetzt wenigstens eine Aufgabe, bis meine Bauteile 
eintreffen :)

Dann werde ich mir noch 3 Drosseln ordern und die ebenfalls auf die 
Platine Prügeln...
tut das der Funktion einen Abbruch, wenn die Drosseln auf der Platine 
sind und zwischen Platine und LED's dann aber noch so 1-5m Kabel sind. 
(Ich denke mal nicht, aber ich möchte gern auf Nummer sichergehen, bei 
Dingen von denen ich keine Ahnung habe frage ich ja lieber 2mal nach).

Wo wir gerade den Thread offen haben....

Ich brauche noch eine Möglichkeit um die Positiven Abschnitte von dem 
Spaß zu schalten, also die Versorgungsspannung. Die LED Leiste ist in 
einzelne Segmente Unterteilt (Nicht zuletzt auch um den Spannungsabfall 
etwas geringer zuhalten), welche ich gern separat digital an/ausmachen 
möchte, denke ich benötige dafür einen P-Channel MOSFET?

Belastung wäre halt in etwa die selbe nur, dass eben anstatt PWM nur 
simples an/aus gewährleistet werden müsste.

Geschaltet würden die MOSFETs dann über 74HC595 (Schieberegister) sofern 
dies möglich ist, da ich dadurch ein paar Pins am ATmega spare und die 
ja beliebig weit kaskadieren kann (für spätere Erweiterung).

Nun wären meine neuen Fragen...
1) P-Channel Bruder vom IRLZ 34N?
(also welchen MOSFET würden die Experten da empfehlen)
2) Schaltungsaufbau derselbe oder anders?
(Spontan würde ich jetzt alles gleich aufbauen nur, dass ich statt einem 
Pull-Down einen Pull-Up verwende?)

von Werner M. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Gegen EMV helfen Drosseln in den Drain Leitungen ...

Vernünftigerweise will man gegen EMV überhaupt nichts tun. Es ist doch 
eher gut, wenn sich elektromagnetisch alles verträgt.

von THOR (Gast)


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Werner M. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Gegen EMV helfen Drosseln in den Drain Leitungen ...
>
> Vernünftigerweise will man gegen EMV überhaupt nichts tun. Es ist doch
> eher gut, wenn sich elektromagnetisch alles verträgt.

Badum-Tsh

von THOR (Gast)


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1) P-Channel Bruder vom IRLZ 34N?
(also welchen MOSFET würden die Experten da empfehlen)


Grad bei Reichelt gucken nach nem p-FET mit ähnlichen Kenndaten wie dem 
IRLZ 34N bekommst du auch selbst hin.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Werner M. schrieb:
>> Gegen EMV helfen Drosseln in den Drain Leitungen ...
>
> Vernünftigerweise will man gegen EMV überhaupt nichts tun.

Wenn die Abkürzung aber für Elektro Magnetische Verseuchung steht, 
stimmt alles :-P
@TE: Das Prinzip der Highside Schaltung mit P-Kanal habe ich dir mal 
angehängt. Da wir es bei dir mit 24V zu tun haben, muss allerdings hier 
noch eine Z-Diode rein - siehe 2tes Bild.
Die Z-Diode wird so gewählt, das sie nur noch 12-15V am Gate erlaubt, 
bei 24V ist also eine 9,1V Z-Diode richtig. Ein kleiner 400mW Typ reicht 
aus.
Das bedeutet auch, das du für den P-Kanal keinen Logiklevel Typ 
benötigst, sondern einen normalen kräftigen MOSFet verwenden kannst. 
IRF9530 z.B. ist geeignet, oder auch IRF4905, der allerdings fast schon 
zu fett ist für die paar Ampere.

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von Mathias R. (goldenhunter97)


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Ok Danke Matthias, damit hätte ich dann jetzt auch fast alles was ich 
wissen muss.


Sehe ich das richtig, dass ich mit dem IRF4905 maximal 200W schalten 
darf und den somit auch als Main Schalter für die gesamte Anlage 
benutzen darf (max. 187W <- mehr gibt das Netzteil nicht her)

Die Ideen, welche dahinter Steckt wären 2:

1) ich habe noch ein dutzend 0-8-15 Schalter rumliegen welche ich dann 
jeweils zwischen µC-Pin und MOSFET-Gate einbauen würde um damit auch 
Analog die einzelnen Bereiche an/aus schalten zu können, die 
entsprechenden Off-Zustände würden ja über die jeweiligen Pull-Up bzw 
Pull-Down Widerstände gehalten.
(Vorteil wäre eben auch das einheitliche Äußere dann, da ich ansonsten 
unterschiedliche Schalter verwenden würde, da zB der Main-Schalter 
größer ausfallen müsste als die restlichen Sekundär Schalter)

2) Man könnte dann später noch ein kleines Zeitschalt IC einbauen, 
welches die ganze Anlage zB um 6Uhr Morgens einschaltet und dabei aber 
die vorherigen Zustände, welche Segmente an/aus sind ungerührt lässt.

Für konstruktive Kritik bin ich dabei gern zu haben, wenn ihr z.B. sagt 
diese vielleicht eher untypische Verwendung von Schaltern ist aus 
Sicherheitsgründen oder sonstigem totaler bullshit, dann müssen halt 
gescheite Schalter her...
(Vielleicht zur Info: das Mischpult würde voraussichtlich 24/7 am Strom 
baumeln, tut meine jetzige Steuerung auch, hatte da bisher keine 
Probleme und wäre für spätere Steuerung über Webinterface ohnehin 
notwendig)

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mathias R. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass ich mit dem IRF4905 maximal 200W schalten
> darf

Viel, viel, viel mehr :-)  Wenn ich mal von 55V und 74 Ampere ausgehe, 
sind das über 4000W. Der RDSOn von 20 mOhm ist dann aber entscheidend 
für die am MOSFet entstehende Verlustleistung.
Wenn wir mal 74 Ampere annehmen, verbrät der Bursche rund 109 Watt, das 
ist schon eine Menge. ( P = R * I²)
Allerdings darf er lt. Datenblatt bis zu 200W verbraten als 
Verlustleistung (da sind die 200W), die müssen aber abgeführt werden mit 
Kühlkörper.

: Bearbeitet durch User
von Mathias R. (goldenhunter97)


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Matthias S. schrieb:
> Allerdings darf er lt. Datenblatt bis zu 200W verbraten als
> Verlustleistung (da sind die 200W)

OK, da hatte ich dann wohl einen Denkfehler :D

Naja Kühlkörper wären nicht das Problem denke ich, notfalls müssen halt 
meine alten CPU-Kühler dran glauben und dann wird das Mischpult eben 
aktiv gekühlt :D

Was sagst du allgemein so zu dem Plan die Gatebeschaltung über 
Kippschalter zu unterbrechen?
Sinnvoll oder eher nicht so cool?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mathias R. schrieb:
> Was sagst du allgemein so zu dem Plan die Gatebeschaltung über
> Kippschalter zu unterbrechen?
> Sinnvoll oder eher nicht so cool?

Das ist kein Problem. Du musst eben nur 'Zwischenzustände' vermeiden, in 
denen der MOSFet so halb leitet, aber wenn du die Pulldowns/Pullups 
direkt am MOSFet lässt, ist das ok.

Mathias R. schrieb:
> Naja Kühlkörper wären nicht das Problem denke ich, notfalls müssen halt
> meine alten CPU-Kühler dran glauben und dann wird das Mischpult eben
> aktiv gekühlt :D

Da du ja ungefähr weisst, wieviel Strom deine Anordnung zieht, kannst du 
mit der Formel von oben ja die Verlustleistung am MOSFet ausrechnen - 
vorausgesetzt, du schaltest ihn so kräftig durch, das nur noch das RDSOn 
aus dem Datenblatt gilt. Es gibt im DB auch Diagramme, die den max. 
Strom oder RDSOn in Abhängigkeit der GS Spannung zeigen.

von Mathias R. (goldenhunter97)


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So da bin ich mal wieder...

Beim erstellen eines finalen Schaltplanes in Eagle ist mir die Frage 
gekommen, bezüglich meiner AN/Aus Schaltung via Schalter...

unzwar ist die Idee, den Basis-Schaltkreis für die MosFET's zusätzlich 
über einen Schalter händisch an und aus schalten zukönnen.

Anbei sind hierzu
1) eine Skizze wie das ganze eingebaut wird
2) eine Skizze für die 2 Schalter-Varianten, welche ich mir überlegt 
habe

Der Gedanke hinter der 2. Variante wäre, dass dadurch die eigentliche 
PWM-Leitung nicht wesentlich verlängert würde und nur die Beschaltung 
der zusätzlichen Basis einmal quer durch das Mischpult wandern würde.
Bei dieser Variante wäre die Frage nach einem benötigten Pull-Up 
Widerstand... oder würde man dort einfach den "AUS"-Zustand des 
Schalters mit 5V verbinden (verwense EIN-EIN-Schalter)?

von THOR (Gast)


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Ich würde den AVR dafür verwenden. Interner Pullup, Schalter dran und 
entprellen.

Vorteil: Kannst auch Taster nehmen.

von F. F. (foldi)


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Matthias S. schrieb:
> Da wir es bei dir mit 24V zu tun haben, muss allerdings hier
> noch eine Z-Diode rein - siehe 2tes Bild.

Geile Sache! Ideen hast du. Wenn ich noch 30 Jahre jünger wäre, würde 
ich zu dir in die Lehre kommen. :-)

von Michael B. (laberkopp)


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Mathias R. schrieb:
> unzwar ist die Idee, den Basis-Schaltkreis für die MosFET's zusätzlich
> über einen Schalter händisch an und aus schalten zukönnen.
>
> Anbei sind hierzu
> 1) eine Skizze wie das ganze eingebaut wird
> 2) eine Skizze für die 2 Schalter-Varianten, welche ich mir überlegt
> habe

Wie abstrus ist das denn alles.

Wenn du deine LEDs, die mit PWM in der Helligkeit geregelt werden, mit 
einem Schalter auf Dauer-An und dauer-AUS stellen willst, dann braucht 
der Schalter offenbar 3 Stellungen (AN, PWM, AUS).

Wenn man Hobbyistentipps wie von Matzetronic folgt, und eine 
Drosselspule in einem per MOSFET zu schnell getrennte 3A Leistung 
einschleift, dann baut man eine Zündspule - im Abschaltmoment steigt die 
Spannung an der Drossel BIS die 3A wieder fliessen, entweder als 
Zündfunke oder quer durch den MOSFET-Chip. Während durch die Drossel der 
Strom (Magnetfeld) also gebremst wird, wird die Spannung hohe Sprünge 
schlagartig machen, das vebessert das EMV Verhalten nicht.

So wird das alles also Unfug. Wohl eher:
1
      +5V          LEDs
2
       |            |
3
       o\           |
4
PWM ---o o--1k--+--|I  IRLZ34
5
       o        |   |S
6
       |       22k  |
7
       |        |   |
8
      GND      GND GND
Die 1k statt der 100R verringern die Flankensteilheit des LED-Stromes, 
und zwar direkt an der Quelle, die etwas höheren Verluste durch 
langsameres Umschalten hält der IRLZ34 aus. Ob 100R oder 1k notwendig 
sind, hängt vom Störspektrum ab.

von Mathias R. (goldenhunter97)


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OKkk...

Alsooo das ganze soll ein Mischpult werden, wo man mit 5 Schiebereglern 
die Farben steuern kann
Regler 1 für die Grundhelligkeit
Regler 2-5 für die einzelnen Kanäle (R/G/B/W)

zusätzlich ist die Beleuchtung in 10 Bereiche unterteilt, welche einzeln 
über die 24V Verschaltung gesteuert werden sollen.
Da der ATmega328 hierzu nicht genügend Pins bietet, wollte ich diese 
Schaltung über Schieberegister realisieren.
Der Anschluss am Ende der beiden Schieberegister ist für den späteren 
Anschluss weiterer Schieberegister gedacht um das Mischpult zB um 
Bargraph LED's erweitern zukönnen.

^^ soviel zu dem Teil den der ATmega schaltet...

Dazu sollen auf dem Mischpult mehrere Kippschalter verbaut werden, womit 
man:
a) 1x alles ausmachen (den IRF4905 abschalten)...
b) die 10 bereiche seperat ausschalten (die IRF9350 abschalten)...
c) die 4 Farbkanäle unabhängig von einander abschalten (die IRLZ34N 
abschalten)...
...können soll

dann zu euren Antworten:

F. F. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Da wir es bei dir mit 24V zu tun haben, muss allerdings hier
>> noch eine Z-Diode rein - siehe 2tes Bild.
>
> Geile Sache! Ideen hast du. Wenn ich noch 30 Jahre jünger wäre, würde
> ich zu dir in die Lehre kommen. :-)

Soll das heißen, dass die Idee mit der Z-Diode totaler Blödsinn ist?
Ich hätte das (sieh Schaltplan) jetzt so aufgebaut wie Matthias das 
empfolen hat.



THOR schrieb:
> Ich würde den AVR dafür verwenden. Interner Pullup, Schalter dran und
> entprellen.
>
> Vorteil: Kannst auch Taster nehmen.

Das Problem an der Sache ist, dass selbst wenn  das funktioniert, ich 
damit aber das neue Problem hätte: ich muss meine insgesamt 
15Kippschalter irgendwie an den ATmega anschließen, wofür ich nach 
meinem Wissen dann 2 Schieberegister und nen Satz Dioden nehmen könnte, 
was aber wiederrum Platz auf der Platine benötigen würde.



Michael B. schrieb:
> Wenn du deine LEDs, die mit PWM in der Helligkeit geregelt werden, mit
> einem Schalter auf Dauer-An und dauer-AUS stellen willst, dann braucht
> der Schalter offenbar 3 Stellungen (AN, PWM, AUS).

dauerhaft AN wäre eine schöne Sache, aber nicht zwangsweise nötig, es 
geht in erster Linie darum, dass man das ganze zwischen PWM und 
dauer-AUS schalten kann.
ggf. hast du es falsch verstanden, als ich sagte das meine Schalter 
EIN-EIN-Schalter sind, ich würde die aber standardmäßig dann wie einen 
EIN-AUS-Schalter verbauen.



Michael B. schrieb:
> enn man Hobbyistentipps wie von Matzetronic folgt, und eine
> Drosselspule in einem per MOSFET zu schnell getrennte 3A Leistung
> einschleift, dann baut man eine Zündspule - im Abschaltmoment steigt die
> Spannung an der Drossel BIS die 3A wieder fliessen, entweder als
> Zündfunke oder quer durch den MOSFET-Chip. Während durch die Drossel der
> Strom (Magnetfeld) also gebremst wird, wird die Spannung hohe Sprünge
> schlagartig machen, das vebessert das EMV Verhalten nicht.

also ist die Idee mit der Drossel totaler Müll und ich soll die 8€ 
lieber in die Tonne treten und auf die Drosseln verzichten?
Ich habe als Abiturient halt nicht das wissen von Elektronik Studenten, 
wäre also über etwas mehr Informationen sehr dankbar.



Michael B. schrieb:
> Ob 100R oder 1k notwendig
> sind, hängt vom Störspektrum ab.

dann kann ich davon ausgehen dass sich die 1000R auf das entsprechende 
Störspektrum in meinem Fall beziehen?

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