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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2A mit Transistor über AtTiny schalten


Autor: Momo (Gast)
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Hi,
und zwar hab ich folgendes Problem. Ich möchte mit einem AtTiny eine 
Last von etwa 2A schalten. Seh ich das richtig dass ich das mit einer 
Darlington-Schaltung realisieren muss?
Denn wenn ich einfach direkt vom AtTiny steuer kommen meine 2A nicht 
durch. Hat man da dann noch mehr zu beachten?

Könnt ihr mir sagen wie man sowas errechnen kann?

Seh ich das auch richtig dass man beim schalten mit einem Transistor 
immer den Minus schaltet, hatte ich mal was gelesen, zwecks Widerstand 
des Transistors.
Hab bisher nicht wirklich viel Erfahrung mit Transistoren.

Grüße

Autor: F. Fo (foldi)
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Wenn du den nur als Schalter brauchst, kannst du z.B. mit einem 
IRLML2502 (SOT23) sogar bis 4,2 A schalten, aber in jedem Fall deine 2 
A.

Trotzdem solltest du dich in Transistoren einlesen.

Hier wäre schon einmal eine gute Adresse:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/index.htm#a4

Autor: Momo (Gast)
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Hätte hier momentan einen IRLZ44N rumliegen, nur ist ja das Problem, 
wenn ich mit einem AtTiny ansteuer der an die 30 mA ausgibt muss ich ja 
über 60-fach verstärken. Oder ist das dann kein Problem?

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo,

Du verwechselst Bipolartransistor und Fet.


Der IRLZ44 wird die 2A nicht einmal bemerken, sofern er am Gate mit 5V 
angesteuert wird. Der kommt mit Source an den Minus. Da fließen am Tiny 
auch nicht 30mA. Der FET macht keine Stromverstärkung.

Sonst geht ein Darlington oder der richtige Einzeltransistor auch. 
2SD882, TIP41, BD241. In den Datenblättern sieht man, ob bei 2A noch 
wenigstens 100fache Stromverstärkung gegeben ist.

Michael Ende würde aus Zeitgründen den FET verwenden...

MfG

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefan Us (stefanus)
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> Denn wenn ich einfach direkt vom AtTiny steuer kommen meine 2A
> nicht durch.

Zeige und den Schaltplan und benenne die Bauteile, dann können wir Dir 
sagen, was da falsch gelaufen ist.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Momo schrieb:
> Hätte hier momentan einen IRLZ44N rumliegen, nur ist ja das Problem,
> wenn ich mit einem AtTiny ansteuer der an die 30 mA ausgibt muss ich ja
> über 60-fach verstärken.

Feldeffekttransistoren werden mit Spannung angesteuert, nicht mit 
Strom.
Nur im Umschaltmoment muss die Gate-Kapazität umgeladen werden. Diesen 
Umladestrom sollte man mit einem kleinen Widerstand etwas begrenzen, 
alleine schon damit die Schaltflanke auf der 2A-Leitung nicht zu steil 
wird und übermäßig Störungen in die Welt setzt.

Autor: Andreas S. (igel1)
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@Momo:

MOSFETS werden spannungsgesteuert - Du brauchst nur ein bißchen Ladung 
(Ladung = Strom * Zeit) um deren Gate-Source-Kapazität aufzuladen. Ist 
das erledigt, braucht der MOSFET keinen Strom mehr, um die Strecke 
Drain-Source durchzuschalten - und das kann er zudem viel besser (= mit 
niedrigeren Verlusten zwischen Drain und Source) als herkömmliche 
Bipolar-Transistoren.

In Deinem Fall (Schalten mit geringer Frequenz) reicht ein direktes 
Ansteuern des Gates über den MC. Erst bei hohen Schaltfrequenzen (wenn 
man z.B. Motoren via PWM regeln möchte) brauchst Du eine sogenannte 
Treiberschaltung, der die Gatekapazität schnell genug auf- und entläd.
Sonst hast Du zusätzlich hohe Verluste beim Umschaltvorgang. Aber wie 
gesagt: Für Deine Anwendung ist das irrelevant.

Da Du nicht geschrieben hattest, welche Last Du schalten möchtest, gehe 
ich im folgenden vom "worst case" aus und nehme an, dass Du einen Motor 
schalten möchtest.

Grundlagen und Beispielschaltung dafür findest Du z.B. im Kapitel 3.4 
des frei zugänglichen Tutorials "Einstieg in die Elektronik mit 
Mikrocontrollern" von Stefan Frings unter 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einsti...

Den dort in Kapitel 3.4.2 verwendeten MOSFET kannst Du genausogut durch 
Deinen IRLZ44N ersetzen - der ist perfekt.

Die dort verwendete Diode solltest Du allerdings durch etwas Stärkeres 
ersetzen: Die Freilaufdiode muß nämlich im Abschaltfall kurzzeitig den 
vollen Motorstrom abführen können und außerdem halbwegs schnell schalten 
können. Beachte auch, dass der Anlaufstrom höher ist (Faktor 3 bis 5 
würde ich annehmen) als Dein Motor-Nennstrom und dass auch dieser 
Anlaufstrom im Abschaltfall durch die Diode "passen muß" - es sei denn, 
Du schaltest den Motor immer erst ab, nachdem er angelaufen ist und 
seinen Nennstrom erreicht hat.

Zur Diodenauswahl schau Dich einfach hier um:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Dioden-%C...

Solltest Du keine induktive Last (wie z.B. Motoren, Spulen) sondern nur 
Glühlampen oder LEDs schalten wollen, so brauchst Du Dir keinen Kopf 
über Freilaufdioden zu machen.

Außerdem sind diese Links ggf. interessant für Dich:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Snippets#...

Und hier eine Übersicht der Kennwerte gängiger MOSFETS:
https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C...

Schreib hier mal, wie Du die Schaltung letztendlich gelöst hast und ob 
Deine Schaltung die ersten 100 Ein-/Ausschaltvorgänge überlebt hat 
(sorry - soll nicht bösartig sein, aber erst dann trennen sich Spreu vom 
Weizen).

Viele Grüße

Igel1

Autor: Georg M. (g_m)
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Momo schrieb:
> Ich möchte mit einem AtTiny eine Last von etwa 2A schalten.

Und Spannung? Wenn unter 36V, dann z.B.:
Ebay-Artikel Nr. 172401634837
Ebay-Artikel Nr. 272462323456

Autor: Momo (Gast)
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@Igel1

Erstmal vielen Dank für den Text.
Ich möchte mit der Schaltung LED's schalten, aber für meinen Versuch 
erstmal eine LED. Diese braucht laut Datenblatt bei 3,7V 1A (eine Q3 von 
CREE).
Die Schaltung soll Frequenzen von 30Hz schalten können (sollte ja ein 
Problem sein).
Wenn ich die Schaltung so aufbauen, wie in dem Kapitel beschrieben, 
leuchtet meine LED trotzdem nicht einmal mit der Hälfte der Helligkeit. 
Das war ja mein eigentliches Problem, welches ich nicht verstehe.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Momo schrieb:
> Wenn ich die Schaltung so aufbauen, wie in dem Kapitel beschrieben

Welches Kapitel? Mittlerweile werden hier einige Links erwähnt.
Wenn die LED nur mit halber Helligkeit leuchtet, bekommt sie nicht genug 
Strom. Entweder ist deine Stromquelle zu schwach oder der schaltende 
Transistor nicht genug durchgesteuert.
Am besten postest du mal die derzeitige Schaltung.

Momo schrieb:
> Die Schaltung soll Frequenzen von 30Hz schalten können (sollte ja ein
> Problem sein).

Ich vermute mal, das soll 'kein Problem' heissen und das ist richtig. 
Das ist kein Problem.

: Bearbeitet durch User
Autor: Patrick J. (ho-bit-hun-ter)
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Hi

Wenn 'die Schaltung' gerade 50% PWM ausgibt - könnte ich mir die halbe 
Helligkeit erklären ;)
(jahaaa, ist nicht linear, für den Sinn aber ausreichend)

MfG

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Womit regulierst du denn die Stromstärke, die durch die LED fließt?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Momo schrieb:
> wie in dem Kapitel beschrieben

Im Web kann niemand Deine Gedanken lesen, Du mußt schon den Link darauf 
posten.

Autor: F. Fo (foldi)
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Momo schrieb:
> leuchtet meine LED trotzdem nicht einmal mit der Hälfte der Helligkeit.

Leuchtet die LED denn beim direktem Anlegen der Stromquelle so hell wie 
sie sollte?
Manchmal ist ja auch ein Bauteil defekt.

Autor: Momo (Gast)
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@mschoeldgen
Matthias S. schrieb:
> Ich vermute mal, das soll 'kein Problem' heissen und das ist richtig.

Ja es sollte KEIN Problem heißen.
Das ist ja meine Frage gewesen warum da nicht der volle Strom 
durchkommt.

@stefanus
Momentan reguliere ich den Strom über ein einstellbares Netzteil.

@foldi
Ja hab ich natürlich probiert, sonst wüsste ich ja nicht wie hell sie 
eigentlich leuchten sollte ;)

Autor: jz23 (Gast)
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Hast du den Port auch als Ausgang definiert? Nicht, dass du den MOSFET 
über den internen Pullup schaltest... Ich weiß wovon ich rede ^^

Wird der MOSFET denn warm? Irgendwo muss ja die übrige Leistung 
"verschwinden", die nicht in der LED ankommt.

Autor: Patrick J. (ho-bit-hun-ter)
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Hi

Hast Du die LED auch NACH dieser Schaltung Mal kontrolliert?
Sofern der Strom nicht von irgend was eingebremst wird, erhöht sich der 
Strom, sobald die LED leuchtet.
Wenn dann der Strom ungesund hoch wird, leidet die LED.

MfG

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Momo schrieb:
> Diese braucht laut Datenblatt bei 3,7V 1A (eine Q3 von
> CREE).

Wenn du am Netzteil 3,7V einstellst, kann es schon sein, das die LED 
noch nicht voll leuchtet. Lass die Strombegrenzung auf den zugelassenen 
1A und dreh die Spannung etwas höher.
Die Durchlassspannung der LED ist dabei nicht so wichtig, LED werden mit 
konstanten Strom gespeist. Wichtig ist also die Begrenzung des Stromes 
während die Spannung sich auch etwas höher als im Datenblatt angegeben 
einpendeln kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefan Us (stefanus)
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Vorsicht: Wenn du am Labornetzteil eine höhere Spannungs einstellst, 
werden sich dessen Ausgangskondensatoren auf diese Spannung aufladen. 
Wenn du dann die LED einschaltest, entladen sich zuerst diese 
Kondensatoren OHNE Strombregrenzung in die LED. Erst danach greift die 
Strombegrenzung des Netzteils. Je nach Größe der Kondensatoren tut 
dieser hohe Stromstoß der LED ziemlich weh.

Ein kleiner Widerstand in Reihe würde die Sache sehr entschärfen.

Autor: Momo (Gast)
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Ich glaube ich versuche es nocheinmal zu schildern was mein Problem ist. 
Denke wir reden aneinander vorbei.

Ich habe den gezeigten Aufbau, eine Q3 LED von CREE die bei einer 
Betriebsspannung von 3,7V einen Strom von 1A haben soll. Ich habe die 
LED sowohl vor dem Test als auch nach dem Test alleine an meiner 
Spannungsquelle (Netztteil) getestet. Daher weiß ich auch wie hell diese 
eigentlich leuchten sollte.

Aber wenn ich einen Transistor also "Schalter" benutzen möchte, der über 
einen AtTiny gesteuert wird, bei dem natürlich auch die Ausgänge 
deklariert sind, leuchtet die LED mit nichteinmal der Hälfte.

Also muss ja das Problem irgendwo im Strom liegen, der nicht durch den 
Transistor geht? Oder versteh ich das komplett falsch.

Soweit war ich, deshalb meine Frage. Habt ihr eine Idee woran das liegen 
kann, dass ich nicht genügen Strom für meine LED herbekomme.

Die Spannungsquelle (Netzteil) bekommt diesen Strom ja her, da ich die 
LED ja schon alleine am Netzteil getestet hab.

Autor: Andreas S. (igel1)
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Stefan U. schrieb:
> Vorsicht: Wenn du am Labornetzteil eine höhere Spannungs einstellst,
> werden sich dessen Ausgangskondensatoren auf diese Spannung aufladen.
> Wenn du dann die LED einschaltest, entladen sich zuerst diese
> Kondensatoren OHNE Strombregrenzung in die LED. Erst danach greift die
> Strombegrenzung des Netzteils. Je nach Größe der Kondensatoren tut
> dieser hohe Stromstoß der LED ziemlich weh.

@StefanUs: Bist Du sicher?

Normalerweise hat ein Netzteil, das Spannung und Strom regelt eben
keine großen Kondensatoren am Ausgang - gängige Schaltungen, die man
im Internet findet, unterstreichen das.

Somit sollte der von Dir beschriebene Effekt bei halbwegs passablen 
Netzteilen nicht auftreten.

Ich teste meine Schaltungen stets mit aktivierter Strombegrenzung - so
kann man das Schlimmste verhindern. Wenn Netzteile so funktionieren
würden, wie Du es beschreibst, hätte ich schon viele Schaltungen 
gehimmelt.

Ich muß also ausnahmsweise StefanUs widersprechen, befürworte aber die 
Vorschläge aller anderen Vorredner.

@Momo: Folgende Fragen würden mich noch interessieren:

- Mit welcher Spannung betreibst Du Deinen Attiny?
  (mit 5V wäre es perfekt, bei 3,3V könnte es etwas knapp werden
   mit dem Durchsteuern des MOSFET - je nach Exemplarstreuung).

- Was passiert, wenn Du in Der Schaltung
  (Beitrag "Re: 2A mit Transistor über AtTiny schalten")
  am Punkt "AVR Ausgang" statt des AVR-Pins die volle
  Betriebsspannung anlegst?
  (Dann sollte der MOSFET ganz aufmachen und Deine LED schön erstrahlen
   - zumindest so hell, wie wenn Du die LED direkt an die Versorgung
   anschließt).

- Hast Du ein Voltmeter und kannst in der o.g. Schaltung
  einmal Deine gemessenen Spannungen einzeichnen?

- Hast Du den NMOS korrekt angeschlossen?
  (Drain an die Kathode Deiner LED und Source an Masse)

Insgesamt ist der Hinweis meiner Vorredner korrekt: LED's betreibt man 
an Konstantstromquellen, nicht an Konstantspannungsquellen. Hier die 
logische Begründung: die Durchlassspannung von LED's sinkt bei 
zunehmender Erwärmung (die Kennlinie verschiebt sich quasi nach links). 
Wenn dann die Spannung konstant bleibt, kannst Du Dir vorstellen, was 
mit dem Strom passiert ... Ja genau: der steigt und somit steigt auch 
die Temperatur der LED und die Durchlassspannung sinkt weiter. Wenn dann 
kein Widerstand vorgeschaltet ist (wie in obiger Schaltung), kommt es 
zum Lawineneffekt.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Andreas S. (igel1)
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Und noch eine Frage:

Was für ein "Netzteil" verwendest Du?

Wenn es ein Labornetzteil ist, so hast Du vermutlich irgendwo einen
kleinen "Bock" geschossen, den Du aus Betriebsblindheit nicht mehr
siehst.

Poste evt. ein paar schöne Fotos und wir schauen, ob wir vielleicht
den Fehler finden.

Wichtig ist in jedem Falle der obige Test: was passiert, wenn Du
den 100 Ohm Widerstand nicht zum Attiny führst, sondern zur 
Versorungsspannung?

Dann MUSS der NMOS eigentlich voll durchschalten.

Viele Grüße

Igel1

Autor: MrElektrox (Gast)
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Unbedingt folgende Spannungen messen:
 - Gate-Source Spannung des FETs
 - Gate-Spannung
und den Strom messen, der durch die LED fließt (Am Netzteil ablesen), 
die Messwerte am besten hier rein stellen. Bei der LED musst du bei 
längeren Betriebszeiten auf ausreichende Kühlung achten, sonst wird die 
nicht alt. (Ich sprehe aus Erfahrung ;) )

Autor: Checker (Gast)
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prüfen ob der Pin wirklich als Ausgang konfiguriert ist und prüfen ob 
beide Massen verbunden sind. Also die vom Attiny und vom Mosfet und 
Netzteil.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Momo schrieb:
> Schaltung.PNG
> ...
> Das ist ja meine Frage gewesen warum da nicht der volle Strom
> durchkommt.

Du begrenzt den Strom für die LED nicht wirklich mit deinem Netzteil, 
oder?

Netzteile habe gerne mal Ausgangskondensatoren und in dem Moment, wo der 
FET einschaltet, fließt dann mal geschwind ein kräftiger Stromstoß durch 
die LED bis der Kondensator soweit geleert ist, dass die Strombegrenzung 
greift.

Weißt du sicher, dass dein Netzgerät nicht solch ein Verhalten zeigt?

Die für die LED angegebene Nennspannung ist nur ein Richtwert. Wenn du 
die am Netzteil einstellst, kann es durchaus sein, dass nicht der volle 
Strom fließt.

Du brauchst zum Betrieb eine Stromquelle. Das kann eine Spannungquelle 
mit zusätzlichem Widerstand vor der LED sein.

Matthias S. schrieb:
> Lass die Strombegrenzung auf den zugelassenen
> 1A und dreh die Spannung etwas höher.

Mutig, mutig. Oder kennst du die Qualität des Netzteils?

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Wolfgang schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Lass die Strombegrenzung auf den zugelassenen
>> 1A und dreh die Spannung etwas höher.
>
> Mutig, mutig. Oder kennst du die Qualität des Netzteils?

Ich habe ja auch 'etwas höher' geschrieben und nichts davon, das er da 
auf irsinnige Werte hochdreht. Da der TE anscheinend sowieso den Strom 
misst, sollte da wenig passieren.
Der TE schreibt was von 'einstellbares' Netzteil. Ich habe da 
'Labornetzteil' rein interpretiert, wenn das aber nicht der Fall ist, 
dann ist natürlich doppelte Vorsicht geboten.

Stefan U. schrieb:
> Vorsicht: Wenn du am Labornetzteil eine höhere Spannungs einstellst,
> werden sich dessen Ausgangskondensatoren auf diese Spannung aufladen.
> Wenn du dann die LED einschaltest, entladen sich zuerst diese
> Kondensatoren OHNE Strombregrenzung in die LED.

So eine Labornetzteil wäre das Papier nicht wert, auf dem die Anleitung 
gedruckt ist. Wie igel1 auch schreibt, hat ein taugliches Labornetzteil 
keine grossen Elkos am Ausgang. Mein süsses Philips hat da gerade mal 2 
Stück 68µF, die nach 35 Jahren vermutlich nur noch 34µF haben :-P

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas S. (igel1)
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@Momo:

Wenn Du nochmals wieder in Deinen Thread guckst, wirst Du feststellen:
es hat sich viel getan.

Wenn wir Dir effektiv helfen sollen, so lese bitte Post für Post
seit Deinem letzten Beitrag und - ganz wichtig - bitte versuche
die Fragen aus diesen Posts zu beantworten.

Ohne die Antworten können wir uns kein richtiges Bild von Deinem
gesamten Versuchsaufbau machen. Und wenn wir Deinen Aufbau nicht
exakt verstanden haben, so wird das hier ein großes Rätselraten.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Momo (Gast)
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@Igel1
- Ich betreibe den AtTiny mit 3,7V.

- Habe jetzt auch mal die Betriebsspannung an den MOSFET gelegt, laut 
Multimeter hat er dann nur wenige Ohm (was vermutlich nur 
Messungenauigkeiten sind). Aber dennoch leuchtet die LED dann nicht mit 
der gleichen Helligkeit wie wenn ich sie direkt an das Netzteil 
anschließe. Habe es auch schon mit anderen MOSFET's getestet, also 
defekt ist er nicht.

- Ja verkabelt ist das ganze richtig.


Ich habe jetzt mal die Spannungen eingezeichnet die bei 3,7V 
Eingangsspannung anfallen.
Zum Strom, es ist noch ein Analoges Netzteil. Aber es zeigt nicht sehr 
viel an, vielleicht um die 50mA rum.

Matthias S. schrieb:
> Ich habe da 'Labornetzteil' rein interpretiert
Ja das ist auch richtig.


Matthias S. schrieb:
> Lass die Strombegrenzung auf den zugelassenen 1A und dreh die Spannung etwas 
höher.

Habe ich mal getestet. Damit ich dann bei 1A rauskomme muss ich bis 6V 
erhöhen. Bei der Schaltung mit 6V musste ich den Vorwiderstand 
wegrationalisieren, weil der die 1A nicht aushalten würde.

Autor: batman (Gast)
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Den 10k-Gatemasse würde ich erstmal gegen 100k tauschen, vielleicht 
wirds dann schon etwas heller.

Autor: HildeK (Gast)
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batman schrieb:
> Den 10k-Gatemasse würde ich erstmal gegen 100k tauschen, vielleicht
> wirds dann schon etwas heller.

Das ändert nichts.
Aber schon die Messungen der Gatespannungen sind unrealistisch: bei 3.7V 
und dem Teiler 100R zu 10k kann Ugs nicht nur 3.3V betragen - eher mehr 
als 3.6V!
Auch ein Spannungsabfall von 700mV (linkes Bild) an D-S ist 
unrealistisch.
vielleicht sollte nochmals geprüft werden ob es der genannte FET 
überhaupt ist und ob die Pins richtig identifiziert wurden.

Autor: Andreas S. (igel1)
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Wie schon HildeK schrieb: an dem Gate-Spannungsteiler ist irgendetwas 
schief.
Wenn Du tatsächlich 3,3V an Gate mißt, so vermute ich, dass Du 
versehentlich statt des 100 Ohm Widerstandes einen 1k Widerstand 
eingebaut hast - dann kommt man nämlich auf etwa 3,3V Gatespannung.

Bitte prüfe daher nochmals ganz genau Deine beiden Gate-Widerstände.

Und wenn das alles korrekt ist, so stimme ich HildeK zu:
Bitte ganz genau prüfen, ob der NMOS tatsächlich ein IRLZ44N
ist und ob Du für Drain und Source das jeweils korrekte Beinchen
gewählt hast:
https://www.vishay.com/docs/91328/91328.pdf

Die 0,7V, die in Deiner Schaltung über dem NMOS abfallen weisen
nämlich verdächtig darauf hin, dass Du Drain und Source vertauscht
haben könntest ...

Good luck

Igel1

Autor: Momo (Gast)
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Da hab ich wohl was vertippt und das hat sich durch den ganzen Thread 
durchgezogen.
Es ist ein IRFZ44N kein IRLZ44N und schon hat man einen viel größeren 
D-S Widerstand.

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Hast du tatsächlich einmal 2,7V und einmal 3,8V an de LED gemessen? Das 
wäre sehr ungewöhnlich. Was ist denn das für eine komische LED?

Bist du sicher, daß dein Multimeter heile ist?

: Bearbeitet durch User
Autor: Momo (Gast)
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Stefan U. schrieb:
> Hast du tatsächlich einmal 2,7V und einmal 3,8V an de LED gemessen?

Jo grade nochmal nachgemessen. 2,7V bei 3,7V und 3,6V bei 6V.
Glaube nicht dass mein Multimeter defekt ist, wüsste zumindest nicht von 
was.
Ist ein VC270 von Voltcraft.

Autor: HildeK (Gast)
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Momo schrieb:
> Es ist ein IRFZ44N kein IRLZ44N und schon hat man einen viel größeren
> D-S Widerstand.

Eben! Der taugt nichts für Ansteuerspannungen unter 5V. Bei 4V z.B. muss 
er nicht mehr als 250µA als Drainstrom durchlassen können und ist noch 
in Spec.
Also, besorge dir den IRLZ44N, der kann zumindest bei 4V schon 
ordentlich Strom, viel mehr als du brauchst. Auch wenn nicht 
spezifiziert: die max. 2A wird er auch bei 3.7V Ugs locker können.
Und vergiss dann nicht, die LED mit Strombegrenzung zu betreiben, sonst 
ist sie hin.

Autor: Momo (Gast)
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HildeK schrieb:
> muss er nicht mehr als 250µA als Drainstrom durchlassen können

Wo kann ich das rauslesen? Also wo kann ich sowas anhand des Datenblatts 
erkennen?

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Figure 3 sagt mir, daß die Kurve links von 5V steil abfällt. Daher würde 
ich ihn nicht mit weniger als 5V ansteuern. Wo HildeK die 250µA her hat, 
wüsste ich auch gerne.

Autor: jz23 (Gast)
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Momo schrieb:
> Wo kann ich das rauslesen? Also wo kann ich sowas anhand des Datenblatts
> erkennen?

2. Seite "Gate Threshold Voltage": Das Maximum ist 4V, Id beträgt dann 
mindestens 250µA.

Autor: HildeK (Gast)
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Momo schrieb:
> HildeK schrieb:
>> muss er nicht mehr als 250µA als Drainstrom durchlassen können
>
> Wo kann ich das rauslesen? Also wo kann ich sowas anhand des Datenblatts
> erkennen?

Im Datenblatt steht unter Gate Threshold Voltage, dass für garantierte 
250µA IDS mindestens 2V UGS, max. aber 4V gebraucht werden. D.h., es 
kann sein, dass dein Exemplar erst bei 4V überhaupt die 250µA fließen 
lässt.

Datenblatt: 
https://www.infineon.com/dgdl/irfz44n.pdf?fileId=5...
Seite 2.

Was du auch erkennen kannst (auf der selben Seite): der 
Drain-Source-Widerstand von 17.5mΩ ist erst bei UGS von 10V garantiert. 
Leider stehen keine weiteren Kombination dran, manchmal findet man 
mehrere Kombinationen RDS <-> UGS.
Aus den Diagrammen weiter unten kann man auch solche Kombinationen 
entnehmen, das sind allerdings typische Werte und nicht garantiert. Kann 
also mal passen (tut es meist), muss es aber nicht. Dort kann man 
zumindest sehen, dass nicht mal eine Kurve gezeichnet ist für UGS <4.5V.
Das bezog sich jetzt alles auf den IRFZ44N.

Autor: Andreas S. (igel1)
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> Da hab ich wohl was vertippt und das hat sich durch den
> ganzen Thread durchgezogen.
> Es ist ein IRFZ44N kein IRLZ44N und schon hat man einen
> viel größeren D-S Widerstand.


Falscher NMOS,  einmal "ein Problem" statt "kein Problem" geschrieben
und in Deinem zweiten Bild 
(Beitrag "Re: 2A mit Transistor über AtTiny schalten") fehlt vermutlich 
der 4,5 Ohm Vorwiderstand und die
Widerstände an Deinem Gate-Spannungsteiler können auch nicht stimmen ...

Ach Momo - was hast Du da heute nur eingeworfen?
Du bist irgendwie leicht neben der Spur.

Nur gut, dass dies hier kein Chemie-Forum ist, sonst gäbe es
Dich möglicherweise schon gar nicht mehr :-)

Anyway: wir schaffen das schon gemeinsam - nur Mut ...

Also:

Es gibt noch immer einige Unklarheiten, die nur Du uns erklären
kannst:

- Eingangs schreibst Du, dass Du 2A schalten möchtest.
- Später schreibst Du, dass Deine Q3 LED von Cree 3,7V bei 1A
  lt. Datenblatt hat.

Frage 1: Möchtest Du die LED nun mit 1A oder mit 2A betreiben?

- In beiden Fällen ist das Datenblatt die eine und die Realität
  die andere Sache. Bitte miß einmal den Spannungsabfall, wenn
  Du Deine LED direkt am Netzteil mit Deinem Wunschstrom betreibst
  und schreibe uns Spannung sowie Strom an/durch die LED.

- Sodann ist mir nicht ganz klar, welche Versorgungsspannung Dir
  in Deiner Zielkonstellation zur Verfügung steht.

Frage 2: Sind's tatsächlich nur die 3,7V für den Attiny, mit
         denen Du auch die LED betreiben willst?

Frage 3: Fehlte im oben zitierten 2. Bild tatsächlich der 4,5 Ohm
         Vorwiderstand? 
(Beitrag "Re: 2A mit Transistor über AtTiny schalten")

Vorschlag 1: Der IRFZ44N ist wirklich nicht der Hit für Deine
             Anwendung - da hat HildeK völlig recht. Wenn Du ein
             "schlechtes" Exemplar erwischt hast, brauchst Du
             tatsächlich mehr als 4V Gatespannung zum Durchschalten.

             Interessant wäre es trotzdem, Deinen IRFZ44N einmal
             durchzumessen: Dazu kannst Du in Deiner 2. Schaltung
             (die mit den 6V und dem vermutlich fehlenden Vorwiderstand)
             einfach die LED überbrücken und statt des fixen
             Gate-Spannungsteiler ein Potentiometer einbauen.

             Dann drehst Du am Poti und kannst so die Gate-Spannung
             variieren. Schreib uns dann mal, bei welcher Gate-
             Spannung Dein Wunschstrom durch den 4,5 Ohm Widerstand
             fließt (selbstverständlich kennst Du das ohmsche Gesetz
             und weißt, dass bei 6V und 4.5 Ohm Dein max. Strom
             I = U/R = 6V/4,5Ohm = 1,3A beträgt, gelle?!)

Bin mal auf das Ergebnis gespannt.

Ach ja, hierzu wollte ich noch etwas schreiben:

> Es ist ein IRFZ44N kein IRLZ44N und schon hat man einen
> viel größeren D-S Widerstand.

Mal Dir keine Sorgen über den D-S Widerstand: Ob er nun
6mOhm oder 17,5mOhm beträgt ist für Dich völlig Wurscht.
Rechne einfach mal die Spannung aus, die in beiden Fällen
am NMOS abfällt: U=R*I ....

Wir sprechen also über einen niedrigen 2-stelligen Millivoltbetrag,
den Du Deiner LED vermutlich nicht ansehen wirst.

Viel gravierender ist die zu hohe Threshold-Spannung Deines IRFZ44N.
Miß den einmal aus - dann wissen wir, ob's trotzdem funktionieren
könnte oder ob es ein aussichtsloses Unterfangen ist.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo,

Du lernst heute, daß die Buchstaben nicht egal sind in solchen 
speziellen Fällen mit niedriger Spannung.

L steht für logic level und bedeutet, der Fet ist in der Lage, mit den 
niedrigen Spannungen, die für Logik-ICs verwendet werden, trotzdem den 
Kanal genügend aufsteuern zu können, um ein paar Ampère fließen zu 
lassen. Das gab es früher nicht.

Wenn nun jemand anderes 100 Liegestütze anordnen würde, halte ich es für 
sinnvoller, wenn Du nebenbei einen Ein-Transistor-Sperrwandler aufbaust, 
der Dir für den IRFZ die nötige höhere Gatespannung zur Verfügung 
stellt. Dabei lernst Du bestimmt mehr.

Mit freundlichem Gruß

Autor: Momo (Gast)
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@Igel1

- Ich möchte 1A schalten, hab das jetzt umdisponiert, dass ich jetzt nur 
1A schalten muss.

Aber das hat sich jetzt ja alles erledigt. Lag also an dem MOSFET, dass 
der erst ab einer höheren Spannung die 1A durchschaltet.

- Ja ich habe an die 3,7V zur verfügung mit. Möchte das dann mit einem 
ICR18650 30A Akku betreiben.

- Nein der Widerstand wurde absichtlich weggelassen.
Momo schrieb:
> Bei der Schaltung mit 6V musste ich den Vorwiderstand wegrationalisieren, weil 
der die 1A nicht aushalten würde.


Aber jetzt wieder was gelernt über Transistoren. Haben damals in der 
Berufsschule das Thema eben auch nur angeschnitten und das auch nicht 
mit MOSFET's. Haben damals nur Darlington-Schaltung und sowas aufgebaut.

Und ist bisher auch noch nicht klar welchen MOSFET ist nutzen möchte, da 
das ganze schlussendlich auch auf SMD größe reduziert werden soll.

Aber vielen Dank für eure Hilfe.

Gruß Momo

Autor: Georg M. (g_m)
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Momo schrieb:
> Und ist bisher auch noch nicht klar welchen MOSFET ist nutzen möchte, da
> das ganze schlussendlich auch auf SMD größe reduziert werden soll.

Es gibt mehr als genug kleine smd-MOSFETs, z.B.:

https://www.conrad.de/de/mosfet-infineon-technolog...

Autor: Andreas S. (igel1)
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Wenn Du keinen Logic-Level NMOS zur Hand hast oder nicht lange auf
die Bestellung warten möchtest, so kannst Du auch eine sogenannte
"Ladungspumpe" bauen, die Dir Dein Gate-Level des NMOS auf über 5V
anhebt.

Du mußt nur ein wenig umdenken: statt einen ATtiny-Ausgangspin simpel
anzuschalten, mußt Du hier den Pin toggeln (toggeln = ein- und
ausschalten in kurzer Abfolge), damit Du die Ladungspumpe am Leben
hältst und das Gate des NMOS damit über 5V hebst.

Ich habe so ein Ding für Dich im Anhang einmal konstruiert und mit dem
frei verfügbaren Simulationsprogramm "LTspice IV" simuliert.
Dabei habe ich extra Deinen irfz44n im Modell genutzt.

Klappt erstaunlich gut.

Hier die Schaltungserklärung:

- V1 stellt Deine 3,7V Versorgungsspannung dar.

- V2 soll den Ausgang Deines ATtiny darstellen (hier: MCout genannt).
  Dieser Ausgang ist zunächst LOW (hier: 0,2V) und wird dann für
  ein Weilchen mit einer Frequenz von 5kHz zwischen LOW und HIGH
  (hier: 3,5V) getoggelt (toggeln = an- und abschalten).
  Dazu kannst Du entweder alle 100us den Ausgang ein-/ausschalten
  oder die PWM-Funktionalität Deines ATtiny verwenden.
  PWM ist zwar etwas komplizierter, aber wenn Du PWM verwendest,
  so hat das den großen Vorteil, dass Dein ATtiny lustig weiterrechnen
  kann, während er automatisch ein Ausgangsbeinchen toggelt.
  (fast alle Mikrocontroller haben nämlich autarke PWM-Module - einmal
  konfiguriert, toggeln sie beliebige Beinchen in beliebiger
  Frequenz mit beliebigem Tastverhältnis - toll, nicht wahr?!)

- Die blaue Kurve zeigt, wie der Ausgang des ATtiny (hier: V2) toggelt.

- Die rote Kurve zeigt die Gate-Spannung am NMOS. Und ja: die Spannung
  steigt tatsächlich auf über 5V an! (und das, obwohl die Versorgungs-
  spannung nach wie vor nur 3,7V beträgt - magic, magic ...).
  Das Prinzip nennt man "Ladungspumpe". Warum das so ist, und wie es
  funktioniert, das kannst Du hier ganz gut nachlesen:
  http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#pumpe

- Die grüne Kurve zeigt den Strom durch den Lastwiderstand - Du siehst,
  wie gut der NMOS bereits bei der ersten Pumpaktion durchschaltet.

- Das Abschalten funktioniert ebenfalls recht gut:
  Kaum wird das Pumpen/Toggeln vom ATtiny abgestellt, so entlädt der
  100k Widerstand R3 den Kondensator C1 (und auch die Gate-Kapazität des
  NMOS) innerhalb von ca. 1ms von ca. 5,5V auf 2,5V.
  Bereits bei 3,5V Gatespannung beginnt der NMOS zu sperren und
  sperrt dann innerhalb ca. 0,3ms komplett.

  Mit dieser Schaltung könntest Du somit auch locker Deine 30Hz
  Schaltfrequenz realisieren: Immer 16ms toggeln, dann 17ms nichts
  machen, dann wieder 17ms toggeln - ganz easy.

Die gesamte Schaltung ist bzgl. der Auslegung der Bauteile ziemlich
unkritisch. Nimm halt, was in der Grabbelkiste zu finden ist.
Nur die Größenordnungen sollten einigermaßen stimmen:

- C2 sollte min. 10x größer sein als C1, damit C1 bereits beim ersten
  "Pumpenstoß" über die Gate-Threshold-Spannung aufgeladen wird.
- Die Zeitkonstante "tau_gate" der Kondensator-/Widerstands-Kombination
  am Gate sollte max. 1ms ergeben (tau_gate = C1 * R3), damit sich
  der Kondensator innerhalb von 1ms hinreichend weit entlädt.
  Machst Du C1 also z.B. 10x größer, so muß R3 dafür 10x kleiner werden.
- Die Zeitkonstante "tau_pump" der Kondensator-/Widerstands-Schaltung
  für den Pump-Kondensator am ATtiny sollte nicht größer als 0,1ms sein
  (tau_pump = C2 * R1), sonst bekommst Du den Pump-Kondensator beim
  Toggeln jeweils nicht schnell genug aufgeladen bzw. die Ladung nicht
  schnell genug in C1 herübergepumpt.
- R1 darf nicht kleiner als 100 Ohm sein, weil Du sonst den Ausgang
  des ATtiny im Moment der Kondensator-Aufladung/Entladung mit mehr
  als 40mA belastest - das wäre ungesund.

Das alles kannst Du auch selber in der Simulation ausprobieren:
Einfach LTspice herunterladen (ist ein winziges 17MB Programm), z.B.
hier: https://www.heise.de/download/product/lt-spice-iv-65702

LTspice starten und meine Datei "NMOS-Gatepumpe003.asc" öffnen
und mit dem "laufenden Männchen" die Simulation starten.
Per Mausklick in die Schaltung kannst Du dann die Kennlinien für
alle Spannungen oder Ströme Deiner Schaltung anzeigen lassen.
Das ist wirklich faszinierend, erweitert den Horizont und macht
ausserdem noch riesigen Spaß.

Mit einem rechten Mausklick auf die Bauteile kannst Du deren
Werte ändern. Danach nochmals die Simulation neu starten und
schwupps werden Deine Kurven aktualisiert.

Gute Doku findest Du im Hilfe-Menü von LTspice IV
oder auch hier:
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_L...
Oder in Englisch hier:
http://www.ieca-inc.com/images/Spice-Simulation_Us...

Viele Grüße

Igel1

Autor: Andreas S. (igel1)
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Hi Leute,

kleine Nachtrag zu meinem vorigen Posting:
Es geht sogar mit noch weniger Bauteilen.

Folgende Anpassungen habe ich vorgenommen:

- Kondensator C1 ersatzlos gestrichen.
  Ich nutze jetzt nur noch die Gatekapazität des NMOS.

- Weil besagte Gatekapazität aber nicht sehr groß ist,
  muß ich entweder den Ladungsabfluß über R3 reduzieren
  (d.h. R3 größer machen) oder die Pumpfrequenz erhöhen.
  Ich habe mich hier für die 2. Alternative entschieden
  und die Pumpfrequenz von 5kHz auf 50kHz erhöht.
  Der Effekt: da ich nun eine wesentlich kleinere Kapazität bei
  gleichem Gatewiderstand habe, schaltet das Konstrukt
  nun deutlich schneller ab: hier 70us statt ehemals 300us
  Abschalt-Transitionszeit. (By the way: wen der "Zwischensattel"
  in der Entladekurve irritiert, der lese etwas über Miller-
  Kapazitäten - z.B. hier: 
Beitrag "Re: Mosfet an Mikrocontroller" oder hier: 
Beitrag "Miller-Kapazität MOSFET")

- Außerdem habe ich noch Diode D3 gestrichen - sie
  diente nur dazu, die Gatespannung im Ruhezustand
  weiter abzusenken.

Zumindest in der Theorie/Simulation sieht das alles supertoll aus.

Ich bin nur etwas irritiert, warum ich solche Schaltungen nicht
häufiger sehe (okay - ich bin kein Profi und mein "Horizont" ist
daher begrenzt - das mag ein Grund sein). Das Problem "kein
Logic-Level MOSFET zur Hand" taucht ja häufig auf (insbesondere
in den Zeiten, als es diese LL-MOSFETs noch gar nicht gab ...).
Und ich werde wohl kaum der erste sein, der solche Ideen hat.
Seht Ihr irgendwelche "Pferdefüße"?

Viele Grüße

Igel1

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas S. (igel1)
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@Momo:

Ich habe gerade noch eine nette Idee, die die Schaltung sogar
nochmals deutlich vereinfachen könnte.

Dazu müßte ich aber folgendes von Dir wissen:

- Willst Du die LED's stets mit 30 Hz ansteuern?
  (ggf. mit variabler Plusbreite?)

- Insbesondere interessiert mich, ob der NMOS in Deiner Schaltung
  ab und an innerhalb von 1 Sekunde immer mal wieder sperren soll?

- Oder kann es auch vorkommen, dass Du den NMOS längere Zeit
  (> 1s) voll aufsteuern willst?

Viele Grüße

Igel1

Autor: Andreas S. (igel1)
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Voilà:

Hier noch eine Schaltungsvariation, die sich allerdings von
den Vorgängern in der Funktionsweise deutlich unterscheidet
(auch wenn sie zunächst ähnlich aussieht):

Es ist keine echte "Ladungspumpe" mehr, sondern eher ein
"Level-Lifter" (eigene Wortkreation - seht's mir nach ...).

Die Funktionsweise ist so einfach, dass ich mich hier kaum traue,
sie zu erklären:

Wenn der ATtiny (hier dargestellt durch V2) auf LOW (= ca. 0.2V)
geschaltet ist, so wird sich C2 über D1 und R1 auf 3V aufladen.
Wird der Ausgang des ATtiny nun auf HIGH (=3,5V) geschaltet, so
hebt dies die Gatespannung auf ca. 6,5V.
Allerdings entlädt R3 den Kondensator C2 langsam, weshalb der
NMOS über diesen Trick nicht länger als ca. 20ms durchgeschaltet
werden kann.

Einziger (aber wesentlicher Haken) an der Schaltung ist also:
sie kann Deinen MOSFET für max. ca. 20ms durchschalten, indem
der Ausgang des ATtiny (hier simuliert durch V2) für eben diesen
Zeitraum auf HIGH (= ca. 3.5V) geht.

Danach muß der ATtiny für min. 10us auf LOW (= ca. 0.2V) gehen,
um C2 wieder mit frischer Ladung zu versorgen.
Nach diesen 10us kann er wieder auf HIGH (= ca. 3.5V) gehen
und somit das Level am Gate wieder auf über 6V hochziehen.

Mit dieser Schaltung sollte es also problemlos möglich sein, eine
LED mit 30 Hz und Tastgraden (Definition: siehe
Wikipedia) von 0 ... 99,9% zu pulsen. Nur 100% Tastgrad
(= allways on) ist damit nicht möglich.

Solltest Du also planen, Deinen NMOS mit PWM anzusteuern, so kannst
Du mit dieser Schaltung statt eines Logic-Level MOSFET auch
Deinen irfz44n verwenden.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Momo (Gast)
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Das mit dem anderen MOSFET ist ja garkein problem, da wie schon gesagt 
das ganze ja eh schlussendlich mit SMD gelöst werden soll. Von daher 
brauche ich dann ja sowieso andere MOSFET's.

Aber Danke Igel, dass du dir da so viele Gedanken machst ;)

Gruß Momo

Autor: Andreas S. (igel1)
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Hi Momo,

hatte mir schon fast gedacht, dass Du die "saubere" Lösung mit dem
Logic-Level MOSFET präferierst - ist ja auch völlig okay.

Mich selber reizte einfach die Herausforderung, ob es möglich ist,
mit wenigen zusätzlichen Bauteilen einen MOSFET mit Threshold-
Spannungen jenseits der Betriebsspannung des MC's anzusteuern.

Und am Ende bin ich selber überrascht, wie einfach die Lösung sein kann.
(Okay - den Praxisnachweis müsste man noch erbringen - bislang läuft's
ja nur in der Simulation.)

Ich habe also erfolgreich ein Problem gelöst, das sonst niemand auf
der Welt zu haben scheint - hurra :-)

Aber pfeif drauf: so ist das in der Hobby-Elektronik: man darf auch
mal dem Reiz erliegen, aus purer Lust eine interessante Fragestellung
zu lösen.  Soviel zu meiner Entschuldigung :-)

Viele Grüße

Igel1

Autor: Achim S. (Gast)
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Andreas S. schrieb:
> Ich habe also erfolgreich ein Problem gelöst, das sonst niemand auf
> der Welt zu haben scheint - hurra :-)

Das Problem, den Transistor einzuschalten, hast du gelöst. Jetzt 
könntest du darangehen, ihn auch sicher ausschalten zu können.

Die Schwellspannung des IRFZ44N liegt laut Datenblatt irgendwo zwischen 
2V und 4V. Damit er sicher sperrt muss man die Gate-Source Spannung also 
auf Werte unter 2V bringen. In deiner Schaltung/Simu schaffst du es 
nicht unter ~3,3V.

Du hast in der Simu "Glück", dass dein Transistormodell offenbar einen 
VTO-Wert größer 3,3V eingetragen hat. Ändere den Wert spaßeshalber mal 
auf 3,0V (was mitten im möglichen Bereich liegt) und schau, wie es dann 
mit der Simulation ausgeht.

Autor: Andreas S. (igel1)
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Achim S. schrieb:

> Die Schwellspannung des IRFZ44N liegt laut Datenblatt irgendwo zwischen
> 2V und 4V. Damit er sicher sperrt muss man die Gate-Source Spannung also
> auf Werte unter 2V bringen. In deiner Schaltung/Simu schaffst du es
> nicht unter ~3,3V.
>
> Du hast in der Simu "Glück", dass dein Transistormodell offenbar einen
> VTO-Wert größer 3,3V eingetragen hat. Ändere den Wert spaßeshalber mal
> auf 3,0V (was mitten im möglichen Bereich liegt) und schau, wie es dann
> mit der Simulation ausgeht.

Ah, wunderbar: schöne konstruktive Kritik - Danke.
Das von Dir geschilderte Problem war mir ebenfalls im Vorfeld 
aufgefallen.

Mein Lösungsvorschlag: mehr als eine Diode für D2 einsetzen.

Jetzt müssen wir allerdings entscheiden, über welche meiner
3 geposteten Schaltungen wir sprechen.

Bei der letzten Schaltung kannst Du mit 4 Dioden die Gate-Ruhespannung
auf 1,8V drücken und hast dann immer noch genug Hub, um Anfangs auf über
5V Gatespannung zu kommen. Bei den anderen 2 Schaltungen funktioniert's
analog.

> Ändere den Wert spaßeshalber mal
> auf 3,0V (was mitten im möglichen Bereich liegt) und schau, wie es dann
> mit der Simulation ausgeht.

Ich habe VTO in anliegender Simulation sogar auf 2,0V verändert - 
überzeuge Dich selbst vom Ergebnis.

Und dieselbe Schaltung funktioniert auch noch bei VTO = 4.0V - somit ist 
der gesamte Bereich der Exemplarsteuungen abgedeckt.

Viele Grüße

Igel1

: Bearbeitet durch User
Autor: F. Fo (foldi)
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Andreas S. schrieb:
> Ich habe also erfolgreich ein Problem gelöst, das sonst niemand auf
> der Welt zu haben scheint - hurra :-)
>
> Aber pfeif drauf: so ist das in der Hobby-Elektronik: man darf auch
> mal dem Reiz erliegen, aus purer Lust eine interessante Fragestellung
> zu lösen.  Soviel zu meiner Entschuldigung :-)

Nix Entschuldigung! War doch eine geile Idee.

Autor: Achim S. (Gast)
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Andreas S. schrieb:
> Jetzt müssen wir allerdings entscheiden, über welche meiner
> 3 geposteten Schaltungen wir sprechen.

Na über die, aus deren Beitrag ich zitiert habe. (also die dritte)

Andreas S. schrieb:
> Und dieselbe Schaltung funktioniert auch noch bei VTO = 4.0V - somit ist
> der gesamte Bereich der Exemplarsteuungen abgedeckt.

Ja, schon besser. Damit lässt sich tatsächlich der ganze Bereich von 
VTO-Schwankungen des IRFZ44N abdecken. Wenn man unbedingt diesen 
Transistor einsetzen will, den zusätzlichen Schaltungsaufwand nicht 
scheut und die Dauer der On-Phase auf ein oberes Limit beschränkt, 
kriegt man damit tatsächlich vergleichbar gute Ergebnisse, wie wenn man 
den passenderen ILRZ44N direkt an den µC-Ausgang hängt. Und das es dir 
mehr um die das Ausprobieren der eigenen Kreativität als um das Finden 
der passendsten Schaltung geht, ist dein Entwicklungsziel mit der 
neusten Schaltungsvariante erreicht.

Autor: Andreas S. (igel1)
Datum:

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Achim S. schrieb:
> Und das es dir mehr um die das Ausprobieren der eigenen Kreativität
> als um das Finden der passendsten Schaltung geht, ist dein
> Entwicklungsziel mit der neusten Schaltungsvariante erreicht.

Och, jetzt machst Du mich aber schlecht ...
So total 100% bin ich nun auch wieder nicht auf dem Ego-Tripp.

Immerhin 10% meiner Motivation waren, dem lieben Momo eine 
Testmöglichkeit
für die LED-Schalterei zu verschaffen, ohne dass er lange auf das 
Eintrudeln
eines Logic-Level MOSFET warten muß.

Aber die restlichen 90% der Motivation waren - da hast Du wohl recht - 
"Machen um der Machbarkeit willen".

Weitere Motivationspsychologische Selbstuntersuchungen erspare ich
mir (und Euch) an dieser Stelle und wünsche Euch allen eine gute Nacht.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Andreas S. (igel1)
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Hallo Leute,

für Thread-Neuleser: ich hatte oben eine Schaltungsidee vorgestellt, in 
der ein NON-Logic MOSFET mit einem einfachen 3,7V Mikrocontroller 
angesteuert wurde. Das klappt in der o.g. Simulation (vgl. 
Beitrag "Re: 2A mit Transistor über AtTiny schalten") auch dann noch, 
wenn die Threshold-Spannung des MOSFETs (leicht) oberhalb der 
Versorgungsspannung lag.

Die Schaltungsidee (vgl. 
Beitrag "Re: 2A mit Transistor über AtTiny schalten") fand ich selber 
anschließend so interessant, dass ich unbedingt wissen wollte, ob sie 
auch in der Praxis funktioniert.

Also habe ich in der Grabbelkiste gewühlt und mit dem Vorhandenen eine 
sehr ähnliche Schaltung aufgebaut. Um Simulation und Realität 
vergleichen zu können, habe die meine Simulation angepaßt: dort tauchen 
nun genau diejenigen Bauteile auf, die ich auch in der Realität 
verwendet habe:

Zum einen den IRF1010N an Stelle vom ehemals verwendeten IRFZ44N (beide 
MOSFETs haben sehr ähnliche Kennwerte).

Sodann habe ich einen ARM-Prozessor (STM32F4 auf einem STM32F4-Discovery 
Board) statt eines ATmega verwendet. Er verträgt nur 25mA am Ausgang, 
weshalb ich den Widerstand von 100 Ohm auf 220 Ohm vergrößert habe.

Etwas trickig war es, die Timer im ARM so zu konfigurieren, dass ich das 
Signal ausschließlich mit Timern erzeugen kann. Der ARM-Prozessor könnte 
also 100% seiner Rechenpower auf andere Tätigkeiten verwenden.

Und als Last habe ich auch erst einmal nur 1 kOhm verwendet - echte 
Lastwiderstände passen immer so schlecht in die Löcher vom Steckbrett 
...

Die Ergebnisse könnt Ihr den Bildern im Anhang entnehmen:
Simulation und Realität stimmen gut überein.
Will sagen: der Level-Lifter funktioniert wirklich gut (freu, freu).

Viele Grüße

Igel1

Autor: Stefan Us (stefanus)
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Mein Bauch sagt mir, dass das mit 2A Last nicht korrekt funktionieren 
kann. Und ein Blick ins Datenblatt bestätigt meine Annahme.

Laut Figure 3 des IRF1010 brauchst du "typischerweise" mindestens 4,5V 
Gate Spannung, damit der Transistor in seinen Arbeitsbereich kommt. 
Tatsächlich kann es auch deutlich mehr sein, also rechnet man eher mit 
5V.

Deine Ladungspumpe spannt das Gate mit 3,7-4*0,6V vor, also 1,26V.

Der Ausgang des Mikrocontrollers vermag das um etwa 3V anzuheben, dann 
sind wir bei 4,36V. Das ist deutlich unter 5V.

Du magst Glück haben, dass der Transistor bei Dir mit 2A Laststrom nicht 
zu heiß wird. Aber Nachbausicher ist es ganz sicher nicht. Es ist eine 
reine Glücksfrage.

Die Schaltung hat noch einen Haken: 1M Ohm als Pull-Down ist zu hoch. 
Solange der Ausgang des µC nach einschalten der Spannungsversorgung 
nicht initialisiert ist, werden Radiowellen sehr leicht auf das Gate 
einwirken können. Bedenke, dass ein halb eingeschalteter MOSFET bei 2A 
ratz fatz durchbrennt.

Autor: Andreas S. (igel1)
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Stefan U. schrieb:
> Mein Bauch sagt mir, dass das mit 2A Last nicht korrekt funktionieren
> kann. Und ein Blick ins Datenblatt bestätigt meine Annahme.

Hmmm - Dein Bauch scheint ein fähiger Geselle zu sein ...
Ich fürchte fast, dass er in Teilen recht hat ...

> Laut Figure 3 des IRF1010 brauchst du "typischerweise" mindestens 4,5V
> Gate Spannung, damit der Transistor in seinen Arbeitsbereich kommt.
> Tatsächlich kann es auch deutlich mehr sein, also rechnet man eher mit
> 5V.

Stimmt.

> Deine Ladungspumpe spannt das Gate mit 3,7-4*0,6V vor, also 1,26V.

Wenn der Kondensator erst einmal geladen ist, fließt kaum noch Strom 
durch die Dioden - daher ist der Spannungsabfall dort deutlich geringer 
als von Dir angekommen und ich messe 2,3V am Gate des MOSFET (siehe 
Cursorwert auf dem ersten Oszi-Bild)

> Der Ausgang des Mikrocontrollers vermag das um etwa 3V anzuheben, dann
> sind wir bei 4,36V. Das ist deutlich unter 5V.

Durch das zuvor Gesagte komme ich auf höhere Werte: nämlich 5,1V (siehe 
zweites Oszi-Bild). Das fällt dann durch die Kondensator-Entladung 
innerhalb von 16ms auf 4,2V (siehe drittes Oszi-Bild).

> Du magst Glück haben, dass der Transistor bei Dir mit 2A Laststrom nicht
> zu heiß wird. Aber Nachbausicher ist es ganz sicher nicht. Es ist eine
> reine Glücksfrage.

Und genau an diesem Punkte fürchte ich, dass Du recht haben könntest:
Tatsächlich hat mein MOSFET ein Vth=2,6V.

Das ist Glücksfall Nr.1 - denn er könnte lt. Datenblatt 2,0V haben und 
würde dann bei den o.g. 2,3V bereits leicht durchschalten. In diesem 
Falle müsste man eine zusätzliche Diode spendieren, um die 2,3V 
"Ruhespannung" weiter zu reduzieren.

Statische Messungen (mit einem Drain-Lastwiderstand von ca. 1,7 Ohm) 
ergaben folgende Werte:

Vgate=2,6V -> Vds=3,7V
Vgate=3,7V -> Vds=100mV
Vgate=4,0V -> Vds=50mV
Vgate=11V -> Vds=30mV

... und das ist Glücksfall Nr.2 - denn Vgate fällt in der Schaltung 
minimal auf 4,2V ab (siehe Bild drei) und schaltet damit den MOSFET 
stets hinreichend gut durch.

Ich gebe zu: mit einem anderen MOSFET-Exemplar hätte das auch anders 
ausgehen können (allerdings wäre dann vermutlich auch Vth höher gewesen 
und man hätte dann ein oder zwei Dioden entfernen können und wäre so 
wiederum zu höheren Vgate-Werten gelangt).

> Die Schaltung hat noch einen Haken: 1M Ohm als Pull-Down ist zu hoch.
> Solange der Ausgang des µC nach einschalten der Spannungsversorgung
> nicht initialisiert ist, werden Radiowellen sehr leicht auf das Gate
> einwirken können. Bedenke, dass ein halb eingeschalteter MOSFET bei 2A
> ratz fatz durchbrennt.

Hmmm - echt?!
Ich war bislang immer davon ausgegangen, dass 1M Ohm ausreicht, um genau 
solche Effekte zu unterdrücken.

Basiert Deine Aussage auf eigener (schlechter) Erfahrung mit 1M Ohm 
Pull-Down Widerständen? Man findet im Netz nämlich durchaus viele 
Schaltungen mit 1M Ohm Pull-Down an MOSFETs. Ich weiß nur nicht, wie 
professionell solche Schaltungen sind.

Wenn Du einen guten Nachweis hast, dass 1M Ohm zu viel ist, lasse ich 
mich gerne überzeugen.

Ansonsten würde ich gerne daran festhalten, dass 1M Ohm ausreicht.
Mit einem kleineren Widerstand würde das Schaltungsprinzip nämlich nicht 
mehr funktionieren, da dann die Flanke zu schnell in den Sperrbereich 
abfallen würde.

Mein Zwischenfazit:

Je nach Vth muß man mehr oder weniger Dioden in der Schaltung verbauen.
Stefan Us' Kritikpunkt ist somit korrekt: die Schaltung ist nicht 100%ig 
nachbausicher, weil auf jeden MOSFET individuell angepaßt werden muß, 
indem man mehr oder weniger Dioden verbaut - je nach Vth des MOSFETs.

Wenn man diese Angleichung jeweils durchführt, reicht der Spannungshub 
von ca. 3V, um einen MOSFET für Id=2A hinreichend gut durchzuschalten.

Viele Grüße

Igel1

Autor: Stefan Us (stefanus)
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> Ich war bislang immer davon ausgegangen, dass 1M Ohm ausreicht,
> um genau solche Effekte zu unterdrücken.

Ich sage mal so: Ich habe schon öfters versucht, Taster unter Verwendung 
des internen Pull-Ups (ca 50k Ohm) abzufragen. Die reagieren äußerst 
empfindlich auf EMV. Da genügt es schon, den laufenden Staubsauger 
auszustecken oder eine alte Leuchtstoff-Röhren Lampe einzuschalten.

Als Pull-Down am MOSFET verwende ich immer 47k oder weniger. Ob das 
wirklich immer genügt, habe ich nicht weiter untersucht. Bislang ist mir 
noch kein Problem aufgefallen. Die beträchtliche Gate-Source Kapazität 
hilft an dieser Stelle sicher auch etwas mit.

Je nach Anwendung kann ein einzelner kurzer Peak aber auch vollkommen 
egal sein. Das kannst nur du einschätzen.

Autor: Andreas S. (igel1)
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Stefan U. schrieb:
>> Ich war bislang immer davon ausgegangen, dass 1M Ohm ausreicht,
>> um genau solche Effekte zu unterdrücken.
>
> Ich sage mal so: Ich habe schon öfters versucht, Taster unter Verwendung
> des internen Pull-Ups (ca 50k Ohm) abzufragen. Die reagieren äußerst
> empfindlich auf EMV. Da genügt es schon, den laufenden Staubsauger
> auszustecken oder eine alte Leuchtstoff-Röhren Lampe einzuschalten.
>

Ah - interessant!
Muß ich auch einmal probieren ...

> Je nach Anwendung kann ein einzelner kurzer Peak aber auch vollkommen
> egal sein. Das kannst nur du einschätzen.

Stimmt.

Interessant, dass EMV-Überlegungen schon bei (scheinbar) so simplen 
Schaltungen "reinfunken".

Danke für Deinen Input bzw. Deine konstruktive Kritik!

Viele Grüße

Igel1

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefan Us (stefanus)
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> Interessant, dass EMV-Überlegungen schon bei (scheinbar) so
> simplen Schaltungen "reinfunken".

Die Begriffe "Funksignale" und "Funkstörungen" haben ihr Ursprung von 
dort. Die ersten drahtlosen Telegraphen haben mit Funken funktioniert, 
als man noch kaum verstanden hat, was da eigentlich passiert.

Funken erzeugen breitbandige elektromagnetische Wellen, die praktisch 
alles stören. Deswegen sollte man sie immer berücksichtigen und bei 
Tests auch mit einbeziehen.

Mit fällt gerade noch ein: Feuerzeuge mit Piezo Zünder sind auch tolle 
Störsender zum Testen.

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