Hallo,
ich versuche mich immer noch an einer LED Striper Steuerung mit einem
Adruino und dem TLC9540. Ich habe die anliegende Schaltung im Netz
gefunden und verstehe sie leider noch so gar nicht. Vor allem, weil die
der TLC ja quasi rine Stromsenke darstellt, also gegen GND schaltet.
Also was passiert in der Schaltung, wenn ich den OUTPUT auf "low" bzw.
"high" schalte.
Bitte langsam schreiben, damit ich das auch vestehen kann :-)
Vielen Dank schon einmal im Voraus für euer Bemühen.
Tom schrieb:> Also was passiert in der Schaltung, wenn ich den OUTPUT auf "low" bzw.> "high" schalte.
Entweder hängt die LED mit einem Bein am VCC und mit dem anderen in der
Luft, oder im durchgeschalteten Schaltzustand mit einem Bein an VCC und
mit dem andern an GND.
Der NPN dient dazu, das Gate mit 12V zu schalten, obwohl am Arduino nur
5 rauskommen, also als Pegelwandler.
Rainer U. schrieb:> Der NPN dient dazu, das Gate mit 12V zu schalten, obwohl am Arduino nur> 5 rauskommen, also als Pegelwandler.
Das Gate des NPN liegt nicht am Arduino sondern am TLC an. Sorry, das
geht aus der Schaltung nicht hervor.
12V liegen doch ständig an der Schaltung an. Was passiert denn, wenn der
Pegel des TLC auf "low" liegt, also hier 0V anliegen ? Liegt dann auch
0V am Gate des NPN an ? Welche Aufgabe haben die beiden Widerstände ?
Ihr seht, ich habe da noch einige "Wissenslöcher".
Werner schrieb:> dann denk sie dir mal weg und überlege was dann passiert
würde mutmaßen, dass dann sowohl am Gate des NPN, als auch am Gate des
Mosfet ständig 12v anliegen ?
a) TLC leitet -> Basis des npn liegt auf 0V -> npn sperrt -> R31 zieht
Gate des FET gemütlich auf 12 V -> FET leitet -> LEDs leuchten
b) TLC sperrt -> Strom duch R29 fließt in Basis des npn und wird
verstärkt -> Kollektor des npn geht nahe an 0V -> FET sperrt -> LEDs
sind dunkel
Tom schrieb:> würde mutmaßen, dass dann sowohl am Gate des NPN, als auch am Gate des> Mosfet ständig 12v anliegen ?
Dann mutmaße nicht sondern lies dir durch, wie Transistoren
funktionieren. Der npn hat kein Gate sondern eine Basis. Und zwischen
Basis und Emitter hast du eine Diode mit einer entsprechenden
Diodenkennlinie. Wenn der Emitter auf 0V liegt wirst du an der Basis
sicher keine 12V sehen sondern maximal etwas im Bereich um 0,7V.
@ Tom (Gast)
>ich versuche mich immer noch an einer LED Striper Steuerung mit einem>Adruino und dem TLC9540.
Der TLC5940 ist nur bis zu 80mA/Kanal geeignet. Da du anscheinend nur
ein- und aus schalten willst, nimm lieber sowas wie TPIC6C595. Der wird
auch seriell angesteurt und kann bis zu 250mA/Kanal schalten.
>gefunden und verstehe sie leider noch so gar nicht.
Sie ist relativer Unsinn.
> Vor allem, weil die>der TLC ja quasi rine Stromsenke darstellt, also gegen GND schaltet.
Eben.
Falk B. schrieb:> Der TLC5940 ist nur bis zu 80mA/Kanal geeignet. Da du anscheinend nur> ein- und aus schalten willst, nimm lieber sowas wie TPIC6C595. Der wird> auch seriell angesteurt und kann bis zu 250mA/Kanal schalten.
Hauptsächlich will ich die stripes langsam dimmen könnne.
Wenn ich das richtig sehe, dann kann der TLC9540 sogar 120mA
vertragen. Reicht aber nicht. Die Stripes ziehen pro Farbe 1A (bei 10
Meter stripelänge).
Achim S. schrieb:> a) TLC leitet -> Basis des npn liegt auf 0V -> npn sperrt -> R31 zieht> Gate des FET gemütlich auf 12 V -> FET leitet -> LEDs leuchten>> b) TLC sperrt -> Strom duch R29 fließt in Basis des npn und wird> verstärkt -> Kollektor des npn geht nahe an 0V -> FET sperrt -> LEDs> sind dunkel
Das lass ich jetzt einmal sacken. Danke !
Achim S. schrieb:> R31 zieht> Gate des FET gemütlich auf 12 V
Ist R31 also ein Pull-Up widerstand ?
Achim S. schrieb:> Dann mutmaße nicht sondern lies dir durch, wie Transistoren> funktionieren.
Ja das werde ich jetzt mal tun.
Tom schrieb:> Das verstehe ich nicht. Warum liegen dann 0V an ?
Über R29 können maximal 12mA fließen (12V/1kOhm). Wenn der TLC auf
deutlich mehr als 12mA eingestellt ist, dann nimmt er die 12mA
vollständig auf und es fällt fast keine Spannung an ihm ab. Wenn weniger
Strom nachkommt als er fließen lassen würde arbeitet der TLC nicht mehr
(wie eigentlich vorgesehen) als Stromsenke sondern sein Ausgangs-FET
verlässt den Abschnürbereich und geht in den Schaltbetrieb.
Wäre der TLC genau auf 12mA oder auf weniger eingstellt, dann würde der
TLC (wie vorgesehen) als Stromsenke arbeiten. Dann wäre die Spannung an
der Basis tatsächlich höher und der npn würde ggf. nicht sicher sperren
(-> die Schaltung würde nicht funktionieren).
Tom schrieb:>> Dann mutmaße nicht sondern lies dir durch, wie Transistoren>> funktionieren.>> Ja das werde ich jetzt mal tun.
Gut so. Wenn dich die Beschreibungen dort erst mal verwirren: achte
darauf, dass deine Transistoren im Wesentlichen im Schaltbetrieb
arbeiten (außer zwischendurch während der Schaltflanken). Dort gelten
andere Formeln als während des Linearbetriebs, aber die meisten
Einführungen zum Transistor beginnen mit dem Linearbetrieb.
@ Tom (Gast)
>Hauptsächlich will ich die stripes langsam dimmen könnne.>Wenn ich das richtig sehe, dann kann der TLC9540 sogar 120mA>vertragen.
Kann sein, hab ich nicht genau nachgeschaut. Aber LED-Streifen sind
spannungsgesteuert, da nützt dir der Konstantstromausgang des TLC nix.
Man kann die nur per PWM dimmen, das kann der TLC aber auch.
> Reicht aber nicht. Die Stripes ziehen pro Farbe 1A (bei 10>Meter stripelänge).
Tja, dann brauchst du einen Stromverstärker. Siehe Anhang. Deinen TLC
solltest du mittels Widerstand an ISET auf ca. 10mA Ausgangsstrom
konfigurieren.
>> Dann mutmaße nicht sondern lies dir durch, wie Transistoren>> funktionieren.>Ja das werde ich jetzt mal tun.
Tu das, auch wenn es dir kurzfristig nicht allzuviel bringen wird ;-)
Denn vom Grundverständnis bis zur konkreten Anwendung und
Dimensionierung von Schaltungen ist es ein etwas weiterer Weg.
@ Tom (Gast)
>> Man kann die nur per PWM dimmen, das kann der TLC aber auch>Also lt. Datenblatt ist der TLC9540 ein 12bit PWM Controller ?!
Der kann 12 Bit PWM und zusätzlich 6 Bit lineare Stromsteuerung.
Sorry Falk, ich hatte gelesen, dass er das NICHT kann. Alles OK
Achim S. schrieb:> und es fällt fast keine Spannung an ihm ab
Kann ich das "fast" auch berechnen ?
Falk B. schrieb:> Der kann 12 Bit PWM und zusätzlich 6 Bit lineare Stromsteuerung.
Und nochmal zusätzlich hat er einen IRef-Anschluss über den sich der
Nominalwert des Stroms zwischen 0 und 120mA einstellen lässt :-)
Tom schrieb:> Kann ich das "fast" auch berechnen ?
du kannst den typischen Wert im Datenblatt ablesen (Fig. 3)
Achim S. schrieb:> du kannst den typischen Wert im Datenblatt ablesen (Fig.
Alles klar, gefunden ! :-) Danke.
Achim S. schrieb:> R31 zieht> Gate des FET gemütlich auf 12 V
Dann ist das ein Pull up Widerstand ? Kann ich auch hier irgendwo sehen,
wie schnell das Hochziehen in Abhängigkeit vom Widerstand passiert ?
Tom schrieb:> Dann ist das ein Pull up Widerstand ? Kann ich auch hier irgendwo sehen,> wie schnell das Hochziehen in Abhängigkeit vom Widerstand passiert ?
Ja. In erster Näherung kannst du das Gate deines FETs wie einen
Kondensator betrachtet, der über R31 von 0 auf 12V aufgeladen werden
muss. Genauer betrachtet wird es ein bisschen komplizierter, aber so
kriegst du schon mal raus, ob das Schalten des FETs ns oder µs oder ms
braucht.
Tom schrieb:> Und ich verstehe immer noch nicht, warum 0V an der Basis anliegen, wenn> der TLC "schaltet". Wo sind die 12V hin ??
Die Aussage oben war, dass da fast 0V anliegen (nicht genau 0V).
R29 und der Ausgang des TLC liegen in Serie zwischen 12V und 0V. Wenn
der TLC einschaltet, dann fließt Strom über beide, und beide teilen sich
den Spannungsabfall auf. Wenn z.B. 11,7mA fließen, dann fallen 11,7V an
R29 ab und 300mV am TLC. (Aber wie schon oben beschrieben nur, wenn der
TLC "übersteuert" ist, und du ihn also auf der "richtigen" Kennlinie von
Fig. 3 benutzt. Mit der I0=5mA Kennlinie würde es nicht funktionieren.)
Achim S. schrieb:> Wenn z.B. 11,7mA fließen, dann fallen 11,7V an> R29 ab und 300mV am TLC.
und das 300mV am TLC abfallen, kann ich aus Fig.3 ablesen, vorausgesetzt
ich stellen den TLC auf 20mA ein.
Das bedeutet dann automatisch, dass 11,7 V an R29 abfallen müssen. In
Verbindung mit dem gegebenen Widerstand 1000 Ohm, ergibt sich I =
11,7mA.
Und der TLC selber hat dann einen Widerstand von R= 0,3/11,7 = 25 Ohm.
Ist das soweit richtig ?
Tom schrieb:> Das bedeutet dann automatisch, dass 11,7 V an R29 abfallen müssen.
ja
Tom schrieb:> In> Verbindung mit dem gegebenen Widerstand 1000 Ohm, ergibt sich I => 11,7mA.
das ist richtig, weil bei 300mV praktisch kein Strom in die Basis des
npn fließt. Würde dorthin auch Strom fließen (parallel zum TLC, wenn die
Spannung an dieser Stelle nicht bei 300mV sondern im Bereich 600mV-700mV
läge), dann müsste die Summe beider Ströme über den Widerstand kommen.
Tom schrieb:> Und der TLC selber hat dann einen Widerstand von R= 0,3/11,7 = 25 Ohm.
Der TLC hat eine Ausgangskennlinie (also etwas nichtlineares, anders als
ein ohmscher Widerstand). In dem betrachteten Arbeitspunkt kann man die
Kennlinie aber ganz vernünftig durch eine Linie annähern (also wie einen
ohmschen Widerstand betrachten), und der hätte tatsächlich ~25 Ohm.
Ok. Diesen Teil habe ich verstanden. Jetzt kommen wir dazu, dass der TLC
sperrt.
Das bedeutet, dass nun R29 und der Transistor BC847 in Reihe zwischen
12V und 0V liegen und sich den Spannungsabfall teilen.
Damit jetzt durch die Basis ein Strom fließen kann, muss die
Schwellspannung zwischen Basis und Ermitter mind. 660mV erreichen.
Ist das richig ? Aber wieviel Spannung fällt denn nun an R29 ab ?
Tom schrieb:> Ist das richig ?
ja
Tom schrieb:> Aber wieviel Spannung fällt denn nun an R29 ab
Na der Rest. Am oberen Ende von R29 liegen 12V, am unteren Ende ca.
660mV, also fallen 12V-0,66V an ihm ab. Und dementsprechend beträgt der
Basisstrom (12V-9,66V)/R29
(denn in den sperrenden TLC fließt ja praktisch kein Strom rein)
Tom schrieb:> sind das nicht 12V - 11,34) /R29 = 0,66mA ?
Nein, sind es nicht.
Ein Basisstrom von ~1mA wäre zwar eine bessere Wahl, aber so wie die
Schaltung dimensioniert ist, werden ~10mA Basisstrom fließen (viel mehr
als eigentlich sinnvoll).
Tom schrieb:> So langsam erscheint ein kleines Licht am Ende des Tunnels
Prima, freut mich :-)
Wenn du diese Schaltung verstanden hast, kannst du sie mal aufbauen und
Erfahrungen sammeln. Durchs Aufbauen lernt man anders als durch
theoretisches Betrachtungen.
Aber wenn dir das theoretische Schaltungsverständnis grade Spaß macht,
kannst du auch den nächsten Schritt gehen und nicht mehr nur schauen,
wie sie funktioniert, sondern auch bewerten, was an ihr gut und was
schlecht ist (z.B. im Vergleich zum Schaltungsvorschlag von Falk)
Beitrag "Re: TLC9540 Mosfet ansteuern und (noch) keine Ahnung"
Denn deine Schaltung ist nicht ideal (auch wenn sie funktionieren wird).
erster Nachteil: du brauchst in deiner Schaltung mehr Bauteile, als
eigentlich nötig (npn und FET)
zweiter Nachteil: die Schaltung ist so dimensioniert, dass der npn stark
sättigt. Eine gewisse Sättigung gehört zum Schaltbetrieb. Aber hier ist
der Basisstrom mit ~10mA praktisch genau so groß wie der Kollektorstrom,
was völlig überzogen ist. Es führt z.B. dazu, dass der npn beim
Abschalten schnarchlangsam wird. R29 hätte locker 10 mal größer gewählt
werden können. Bei einer schnellen PWM stört das schon merkbar.
dritter Nachteil: der FET wird nur über den Pullup R31 eingeschaltet,
was auch wieder relativ langsam ist (diverse µs, für eine langsame PWM
kein Problem, für eine schnelle PWM aber schlecht).
vierter Nachteil: der TLC wird "zweckentfremdet". Eigentlich könnte der
so toll konstante Ströme treiben, stattdessen wird er übersteuert, um
als Schalter zu dienen. Ist zwar nicht wirklich ein echter Nachteil,
aber richtig schön finde ich es trotzdem nicht.
Wenn du dir Falks Vorschlag als Alternative anschaust, siehst du
a) weniger Bauteile
b) weniger unnötigen Basisstrom: hier kannst du den TLC so einstellen,
dass er (wirklich als Konstantstromsenke) genau den benötigten
Basisstrom für den pnp Transistor liefert (plus das bisschen Strom, das
über R1 fließt, wenn die Basis-Emitter Diode des Darlingten BD680 im
Bereich der Schwellspannung liegt.
Ein gewisser Nachteil in Falks Vorschlag ist der etwas erhöhte
Spannungsabfall am Leistungstransistor. Am BD680 wird im
durchgeschalteten Zustand zwischen Kollektor und Emitter mehr Spannung
abfallen (~0,8V, weil es ein Darlington ist) als es bei deinem FET der
Fall wäre. Für den 12V LED-Streifen bleiben also nicht ganz 12V übrig
und er leuchtet vielleicht ein wenig dunkler.
Tom schrieb:> sind das nicht 12V - 11,34) /R29 = 0,66mA ?
kannst du mir das noch mal erklären ?
Achim S. schrieb:> Wenn du diese Schaltung verstanden hast, kannst du sie mal aufbauen und> Erfahrungen sammeln. Durchs Aufbauen lernt man anders als durch> theoretisches Betrachtungen.
Werde mir jetzt mal die Einzelteile bestellen. :-)
Tom schrieb:> kannst du mir das noch mal erklären ?
Nur nochmal so, wie schon geschehen. Nur dass ich beim ersten
Erklärversuch leider einen Tippfehler eingebaut hatte ;-)
Achim S. schrieb:> Na der Rest. Am oberen Ende von R29 liegen 12V, am unteren Ende ca.> 660mV, also fallen 12V-0,66V an ihm ab. Und dementsprechend beträgt der> Basisstrom (12V-9,66V)/R29
Es muss natürlich heißen: der Basisstrom beträgt (12V-0,66V)/R29
@Achim
Noch einmal vielen Dank für deine Hilfe.
Für den TLC wird nun ein Schiff aus Hongkong für mich auf die Reise
geschickt. Wenn die Teile dann da sind, werde ich mal von meinem
Aufbauversuch berichten.
TLC9540-Mosfet.png
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