Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 8-Port LED Dimmer Schaltung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Basti H. (basti1508)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich wuerde gerne eine 8-Port LED Dimmer-Schaltung bauen.

Das Ziel sind 8 LED Module die einzeln gedimmt werden können und von 
einem Netzteil versorg werden koennen.

Das Netzteil ist ein Meanwell HLG-150H-24A. Die Module laufen bei 24V 
500mA.

Ich würde da gerne einen Chip haben der das PWM Signal erzeugt und von 
einem COntroller gesteuert werden kann (SPI/I2C...). Daran wuerde ich 
dann pro Kanal einen Optokoppler haengen.

Oder baut man sowas ganz anders auf?

Danke schon mal fuer die Hilfe.

- Basti

von Brummbär (Gast)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Optokoppler

Du meinst einen Transistor.

von Christian M. (chrigi001)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Ich würde da gerne einen Chip haben...

Es gibt von NXP z.B. den PCA9634. Den kannst du per I2C ansteuern und 
hat 8 PWM Ausgänge.

Basti H. schrieb:
> Oder baut man sowas ganz anders auf?

Wenn du sowieso einen Mikrokontroller braucht, dann such dir halt einen 
mit 8 PWM Ausgängen oder verwende BAM anstelle von PWM.

von Basti H. (basti1508)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Kann ich das so aufbauen?

Der YIP120 sollte laut specs passen fuer diese anwendung (<60V <5A)

Leider sind meine kenntnisse wo man kapazitaeten etc einsetzt nicht sehr 
toll...

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


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Der YIP120 sollte laut specs passen fuer diese anwendung (<60V <5A)

Das war im letzten Jahrhundert vllt. so, aber heute schaltet man mit 
MOSFet, die bei deinen Anforderungen vermutlich nicht mal gekühlt werden 
müssten.

Die Schaltung ist fehelrhaft, als das du den Leistungshalbleiter 
zwischen GND und minus der LED schalten musst. Im Moment hast du da 
einen Emiterfolger, der am Ausgang der Spannung am Eingang folgt und 
damit noch unter 5V abgibt.
Die Schaltung, die du brauchst, wird z.B. hier beschrieben:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern#Schaltstufe_f.C3.BCr_kleine_Lasten

Statt des Relais denkst du dir die LEDs mit Vorwiderständen. Geeigneter 
MOSFet ist z.B. der IRLZ44N im einfach lötbaren TO220 Gehäuse. Den 
TIP120 lässt du wieder in der Kiste verschwinden.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Die Module laufen bei 24V 500mA.
>
> Ich würde da gerne einen Chip haben der das PWM Signal erzeugt

Zuerst muss man sich vergewissern, dass diese Module PWM-steuerbar sind.

von Basti H. (basti1508)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Georg M. schrieb:
> Zuerst muss man sich vergewissern, dass diese Module PWM-steuerbar sind.

Diese Module sind per PWM dimmbar.

Matthias S. schrieb:
> Statt des Relais denkst du dir die LEDs mit Vorwiderständen. Geeigneter
> MOSFet ist z.B. der IRLZ44N im einfach lötbaren TO220 Gehäuse. Den
> TIP120 lässt du wieder in der Kiste verschwinden.

So hab das mal nochmal upgedaten und noch ein SR dazu fuer die I2c 
adressen.

kann ich die massen der beiden systeme getrennt lassen?

brauch ich dann noch iwo kapazitaeten?

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


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> So hab das mal nochmal upgedaten und noch ein SR dazu fuer die I2c
> adressen.

Das SR kapiere ich nicht, erklär mal bitte.
Den LED fehlen noch die Vorwiderstände, aber es kann ja sein, das die in 
den Modulen schon drin sind.

Basti H. schrieb:
> kann ich die massen der beiden systeme getrennt lassen?

Nö, LED Masse und Raspi Masse müssen zusammengeführt sein, und zwar so, 
das nicht der ganze LED Strom über den RPi fliesst, sondern vorher zum 
Netzteil zurück kann.

Basti H. schrieb:
> brauch ich dann noch iwo kapazitaeten?

Reservoir Elkos schaden weder an der LED Versorgung noch an den 
Logik/PWM ICs. Mindestens 100nF spendierst du dem 595 und dem PCA an den 
GND und VCC Pins.
100µF sind an der LED Versorgung auch nicht verkehrt.
Übrigens ist der RPi ein 3,3V System, der I²C Chip hängt aber an 5V. 
Schau bitte ins Datenblatt, ob der PCA auch mit 3,3V Leveln auf dem Bus 
was anfangen kann.

: Bearbeitet durch User
von Basti H. (basti1508)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Das SR kapiere ich nicht, erklär mal bitte.
> Den LED fehlen noch die Vorwiderstände, aber es kann ja sein, das die in
> den Modulen schon drin sind.

Die Widerstaende sind in den Modulen schon mit dabie.. da gings nur ums 
sehen wo das modul rankommt.

Um die Adressen des I2C zu steuern muss ich die A0-A5 ja verbinden, will 
aber nicht so viele prots neutzen. Deswegen das SR. da spar ich mir 3 IO 
Ports.

Matthias S. schrieb:
> Nö, LED Masse und Raspi Masse müssen zusammengeführt sein, und zwar so,
> das nicht der ganze LED Strom über den RPi fliesst, sondern vorher zum
> Netzteil zurück kann.

Wie macht man sowas.

Matthias S. schrieb:
> Reservoir Elkos schaden weder an der LED Versorgung noch an den
> Logik/PWM ICs. Mindestens 100nF spendierst du dem 595 und dem PCA an den
> GND und VCC Pins.
> 100µF sind an der LED Versorgung auch nicht verkehrt.
> Übrigens ist der RPi ein 3,3V System, der I²C Chip hängt aber an 5V.
> Schau bitte ins Datenblatt, ob der PCA auch mit 3,3V Leveln auf dem Bus
> was anfangen kann.

Alles klar so ungefaehr dachte ich mir das.

Ja das sollte passen...
Input SCl, Input/output SDA
Vdd 2.3 - 5.5V
V-IL -0.5 - +0.3Vdd V
V-IH 0.7Vdd - 5.5 V

ich wuerde beide chips mit 3.3V betreiben (das koenne laut datenblatt 
beide)

von Christian M. (chrigi001)


Lesenswert?

Für die richtige Beschaltung des PCA9634 würde ich mal ins Datenblatt 
auf Seite 24 schauen. (Anstelle NPN-Transistoren N-Kanal Mosfets 
verwenden)

Wer Datenblätter liest ist eigentlich immer im Vorteil.

Basti H. schrieb:
> Um die Adressen des I2C zu steuern muss ich die A0-A5 ja verbinden, will
> aber nicht so viele prots neutzen. Deswegen das SR. da spar ich mir 3 IO
> Ports.

Wozu? Es reicht doch die Adresse einmal zu setzten. Danach gibt es doch 
eigentlich keinen Grund warum man die Adresse ändern müsste.

Kann es sein, dass du die A0-A5 Leitungen mit einem Adressbus 
verwechselst?

Wenn ja, dann schau dir doch mal an wie I2C überhaupt funktioniert.

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


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Um die Adressen des I2C zu steuern muss ich die A0-A5 ja verbinden, will
> aber nicht so viele prots neutzen. Deswegen das SR. da spar ich mir 3 IO
> Ports.

Wenn du mehrere PCA an einem Bus betreiben willst, lötest du die Pegel 
an A0-A5 so, das jeder PCA eine einzigartige Adresse hat. Das bleibt 
fix. Bei nur einem legst du z.B. nur A5 auf high und alle anderen auf 
low.
Das SR kannst du dir sparen.

Matthias S. schrieb:
> Nö, LED Masse und Raspi Masse müssen zusammengeführt sein, und zwar so,
> das nicht der ganze LED Strom über den RPi fliesst, sondern vorher zum
> Netzteil zurück kann.

Du machst dir auf der Verbindungplatine den Anschluss fürs LED Netzteil 
und führst den LED Strom nicht über die Masseleitungen des RPi. 
Vorzugsweise gibt es einen einzigen GND Sternpunkt, von dem die Masse 
zum LED Netzteil, die Masse zu den LED und die Masse zum RPi und PCA 
sternförmig abzweigt.

: Bearbeitet durch User
von Basti H. (basti1508)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

SO nun hab ich das nochmal ordentlich gezeichnet.
Sollte das so passen?

und schon mal Danke fuer die grosse Hilfe!

von Christian M. (chrigi001)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Sollte das so passen?

Fast. Der Raspberry Pi läuft mit 3.3V nicht mit 5V. Du solltest also 
deinen I2C Bus auch mit 3.3V betreiben.

Die 100uF Elkos gehören zwischen V+ (24V) und GND und nicht an das 
PWM-Signal. Du kannst anstelle von vielen kleinen auch einen oder ein 
paar grosse Elkos nehmen und eventuell noch je Ausgang ein Keramik C so 
um die 1uF oder 100nF Parallel dazu (hilft gegen HF). Hier ist die Art 
der Verdrahtung fast wichtiger als die Kapazität.

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


Lesenswert?

Christian M. schrieb:
> eventuell noch je Ausgang ein Keramik C so
> um die 1uF oder 100nF Parallel dazu (hilft gegen HF)

Erstmal aber bitte nicht. Solche Kondensatoren verbraten erheblich 
Leistung, da sie dauernd umgeladen werden und stressen zusätzlich auch 
den PWM Schalter. Besser (aber auch erstmal verzichtbar) sind da 
Längsdrosseln bzw. LC Filter zwischen MOSFet und LEDs.
Es reichen also ein bis zwei 100µF - 470µF an der +24V Schiene gegen 
Masse, alles dicht an den Endstufen.

: Bearbeitet durch User
von Basti H. (basti1508)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Es reichen also ein bis zwei 100µF - 470µF an der +24V Schiene gegen
> Masse, alles dicht an den Endstufen.

Alles klar dann werd ich das mal so einbauen.

Was genau meinst du hier mit Endstufen? (sorry wenn die Frage bloed ist 
..)

von Basti H. (basti1508)


Lesenswert?

Kann ich eigentlich auch den IRLZ44N BPF dafuer nehmen?

von Fünfziger (Gast)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> SO nun hab ich das nochmal ordentlich gezeichnet.

Wer ordentlich Zeichnen Kann, hat schon mal die halbe Miete. Gut 
gemacht. Heute Abend kommt wieder Bastian Pastewka mit seinen selbst 
gemachten, perfekt gezeichneten 50 Euro-Scheinen auf ZDF neo (Titel: 
Morgen hör ich auf). Aber das nur am Rande.  :)

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


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Was genau meinst du hier mit Endstufen?

Die Stufen am Ende :-P In diesem Fall sinds die MOSFets. Und bitte die 
Endstufen mit eingermassen dicken Leiterbahnen oder Drähten ausführen, 
damit sich der Strom gut bewegen kann.

Basti H. schrieb:
> Kann ich eigentlich auch den IRLZ44N BPF dafuer nehmen?

Aber sicher. Nur einen IRFZ44 darfst du nicht nehmen, auch wenn sich die 
Bezeichnung nur um einen Buchstaben unterscheidet.

von Basti H. (basti1508)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Aber sicher. Nur einen IRFZ44 darfst du nicht nehmen, auch wenn sich die
> Bezeichnung nur um einen Buchstaben unterscheidet.

Jetzt hab ich nochmal das Datenblatt gewälzt und festegestellt, dass der 
bei 3.3 V noch nicht gescheid durchschaltet. Ich glaube zwar, dass der 
Leistungeverlust bei groesserem Rs(on) bei meinen 900mA die da drueber 
gehen das nicht so schlimm ist, aber ich hab ja auf 5V vom raspberry.

Ich wuerd da einfach dann noch nen bc547 davor heangen um mit den 3.3V 
vom PCA den Transistor mit 5V gegen den Mosfet zu schalten.

Ich bin mir jedoch nicht sicher wie ich das verschalten muss....

von Christian M. (chrigi001)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Christian M. schrieb:
>> eventuell noch je Ausgang ein Keramik C so
>> um die 1uF oder 100nF Parallel dazu (hilft gegen HF)
>
> Erstmal aber bitte nicht. Solche Kondensatoren verbraten erheblich
> Leistung, da sie dauernd umgeladen werden und stressen zusätzlich auch
> den PWM Schalter.

Die Kondensatoren gehören ja auch zwischen 24V und GND und nicht an den 
PWM-Ausgang.

Basti H. schrieb:
> Ich wuerd da einfach dann noch nen bc547 davor heangen um mit den 3.3V
> vom PCA den Transistor mit 5V gegen den Mosfet zu schalten.

Dann würde ich aber eher den PCA mit 5V betreiben und einen Pegelwandler 
für I2C verwenden.

Alternativ musst du halt andere Mosfets nehmen.

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


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> Jetzt hab ich nochmal das Datenblatt gewälzt und festegestellt, dass der
> bei 3.3 V noch nicht gescheid durchschaltet.

Aha. Typisch kann der IRLZ44N bei 3,3V Ugs knapp unter 30A schalten. 
Wenn dir das nicht reicht...

Basti H. schrieb:
> Ich wuerd da einfach dann noch nen bc547 davor heangen um mit den 3.3V
> vom PCA den Transistor mit 5V gegen den Mosfet zu schalten.

Die Eintransistorlösung erfordert allerdings einen PNP Transistor und 
dreht die Logik um. Richtig funktioniert das also nur mit 2 Transistoren 
oder eben Pegelwandler. Kannst du dir aber, wie o.a., sparen.

: Bearbeitet durch User
von Basti H. (basti1508)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hab jetzt alles fertig denke ich.

Bin froh ueber Anregungen :)

Die dicke der Leiterbahnen sollte denk ich passen. Die Verteilerbahnen 
haben alle 2,5 mm (bei 35um Cu sollten da bei nur 10° Temp delta ueber 
10 A drueber gehen=

von Christian M. (chrigi001)


Lesenswert?

Die 100Ohm Widerstände sind etwas gross. Zusammen mit der Gate-Kapazität 
hast du einen Tiefpassfilter der dir dein PWM glättet. Der PCA arbeitet 
bei 97kHz. Das ergibt eine minimale pulslänge von ca. 40nS.

Ohne es jetzt genau berechnet zu haben würde ich dort etwas zwischen 
3.3Ohm bis 10Ohm verwenden.

: Bearbeitet durch User
von Forist (Gast)


Lesenswert?

Basti H. schrieb:
> schematic.png

Guckst du dir manchmal auch an, was du da hoch lädst?

Das Bild hat über 100 (i.W. hundert) Megapixel. Das muss doch wohl nicht 
sein.

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


Lesenswert?

Da unten steht was von 'to LED-KSQ'? Sei dir dessen bewusst, das, wenn 
du da wirklich eine einzige KSQ einsetzt, sich der Strom immer auf alle 
angeschalteten LED verteilt. Ist also ein Stripe an, kriegt der allen 
Strom, sind 8 Stripes an, teilt sich der gleiche Strom auf alle acht 
auf, die dann dementsprechend funzeln. Ansonsten sieht das ganz gut aus. 
Der 1µF am PCA sollte allerdings kein hochkapazitiver Kerko sein. Die 
Dinger fallen gerne mal aus (siehe Fritzbox) und sind 
spannungsempfindlich. Besser ein kleiner Alu-Elko und dazu ein normaler 
0,1µF parallel.

: Bearbeitet durch User
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.