Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IRLZ34N an PCA9634


von Tobi (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hi zusammen,

ich bin relativ neu in der Thematik Mikrocontroller und elektronische 
Schaltungen und dachte mir als erstes Projekt mal einen LED Controller 
aus. Jedoch habe ich bei der zu sehenden Schaltung probleme mit dem 
Output und dachte vielleicht kann mir hier jemand helfen oder einen wink 
in eine Richtung geben?

Zum Problem:
Der IC wird beim Starten in die Mode 1 0x00 und Mode 2 0x68, alle PWM 
Ausgänge werden 0 sowie auf PWM gessetzt. Jedoch liegen bereits hier 
1,63 V genenüber der 12 V Leitung bereits an jedem ausgang an. Werden 
jetzt z. B. einzelne LED's auf einen Wert 1-5 geschaltet so haben auf 
einmal alle Ausgänge 6-7 V und leuchten bereits schwach. Das Phänomen 
verschwindet wenn die Ausgänge über einen Wert von 5 gesteigert werden.

Habe ich eventuell den IC falsch Konfiguriert? Ich habe schon fast alles 
ausprobiert nur irgendwie bekomme ich es nicht in den Griff.

Liebe Grüße
Tobi

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

Tobi schrieb:
> Mode 2 0x68

OUTDRV (Bit2) sollte schon mal 1 sein. Mit open drain ist das sonst 
nicht so toll, damit Fets anzusteuern.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Und man sollte MOSFETs für 3,3V Logikpegel verwenden. Und bei der 
geringen Treiberleistung und der hohen PWM-Frequenz auch welche mit 
kleinem Q_g.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@Tobi (Gast)

>ich bin relativ neu in der Thematik Mikrocontroller und elektronische
>Schaltungen

Dann solltest du möglichst gleich JETZT anfangen, gescheite Schaltpläne 
zu zeichnen. Die inflationäre Verwendnung von Labels anstatt von 
normalen Signalleitungen ist MIST!

Schaltplan richtig zeichnen

>Habe ich eventuell den IC falsch Konfiguriert?

Falsch benutzt. Das Ding ist nicht wirklich als MOSFET-Treiber gedacht, 
sondern nur zum direkten Ansteuern von LEDs. Dort wird, warum auch 
immer, mit 97kHz eine PWM generiert, um die LEDs zu dimmen. Wenn die 
Ausgänge aber mit 97kHz einen MOSFET ansteuern sollen, können da da 
komische Effekte rauskommen.

von Tobi (Gast)


Lesenswert?

@crazyhorse
Danke für die Info habe anscheinend die Bitfolge falsch herum 
interpretiert.

@falk
Super die Anleitung und auch der Beitrag für die Erstellung von 
Schaltplänen. Dann werde ich zukünftige Pläne direkt mal daran versuchen 
:)

Einfach mal dumm gefragt. Der Einsatzzweck von Labels ist also am 
besten, wenn die Menge der Signalleitungen einen Grad erreicht hat an 
dem es zu unübersichtlich werden würde?

Wäre es eventuell besser einen PCA9685 zu verwenden, auch wenn dieser 
ebenfalls nur ein LED Treiber ist, aber hier die PWM Frequenz festgelegt 
werden kann um die komischen Effekte einzudämmen. Bzw. welche 
Lösungsoptionen würden sich hier bieten unter der Bedingung PWM per I2C 
mit 1-2A Ausgangsstrom?

von Schwarzseher (Gast)


Lesenswert?

PCA9685 passt, Ausgang auch hier auf Totem-Pole/Push-Pull stellen, mit 
der PWM-Frequenz langsam hochtasten bis du einen guten Kompromiss 
zwischen Flackern und FET-Verlustleistung gefunden hast.

Muss die Schaltung mit 3.3V laufen? Bei 5V gibt's eine größere Auswahl 
an Logic-Level-FETs. I²C-Bus ist ja schnell pegelgewandelt.

Bei 3.3V könnte z.B Knapp-auf-Kante ein IRLML2502 pro Kanal reichen.
<5cent/Stück, mit 3.3V am Gate schaltet der fast 4 Ampere.
Gate Charge mit 8nC relativ klein, lässt auf hohe PWM-Frequenz hoffen.
Verträgt nur 20V Vds und ist nicht Avalance-Rated, wenn du lange Kabel 
zu den LEDs verwenden willst: Schnelle Freilaufdiode!

der IRLZ34N tut's mit 3.3V Gatespannung sicher auch, auch wenn das 
Datenblatt das nicht explizit garantiert. (bei 4.0V Vgs: 14A steht in 
den Characteristics). Overkill, auch ohne Freilauf schwerer 
kaputtzukriegen und Bastelfreundlicher ist er, aber auch langsamer.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@Schwarzseher (Gast)

>der IRLZ34N tut's mit 3.3V Gatespannung sicher auch, auch wenn das
>Datenblatt das nicht explizit garantiert.

NEIN, eben NICHT SICHER!

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Gate-Source_Threshold_Voltage

von Schwarzseher (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> NEIN, eben NICHT SICHER!

Es klappt zu 99.99%. Wenn du das eine Sonder-Montags-Modell gefunden 
hast, das bei Extremtemperatur eben keine ganzen 2 Ampere bei 3.3V 
Gatespannung mehr schafft, dann kauf dir einen Lottoschein.

Sieh dir Diagram 3 im Datenblatt an. Steht zwar "Typical Transfer 
Characteristics" dran, ist aber eher ein Worst-case-Diagram (Schaut aus 
wie für Ugsthr = 2V gezeichet). Der FET wird nur besser als das, denn er 
ist als Ugstrh = 1.0 … 2.0V spezifiziert.

Also: für eine Hobby-LED-Bastelei völlig in Ordnung und ausreichend, 
wenn man den FET-Typen eben grad in der Bastelkiste liegen hat.
Und jemand der sowas für die Serie entwickelt, wird sicher selber 
Datenblätter lesen können, und einen billigeren, besser passenden FET 
wählen.

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
ich habe genau das gleiche Anliegen wie der TO und finde es schade, dass 
es nicht abschließend geklärt wurde.
Ich möchte die 97khz verwenden und habe aktuell das gleiche IC vor mir 
nur mit 100mA Ausgang direkt um LEDs anzusteuern. Nun haben meine LEDS 
allerdings 900mA und bräuchte dafür noch eine Treiberstufe.
Wäre die Version https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9624.pdf eine 
Alternative? oder welchen Mosfet könnte man für den PCA9634 verwenden?

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?


von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
> Hallo,
> ich habe genau das gleiche Anliegen wie der TO und finde es schade, dass
> es nicht abschließend geklärt wurde.

Doch, man muss es nur lesen und vor allem verstehen.

Es ist NICHT sinnvoll, größere LEDs mit 97 kHz PWM-Frequenz anzusteuern.
Es ist doppelt NICHT sinnvoll, mit dem PCA9634 direkt MOSFETs 
anzusteuern, erst recht nicht mit 97kHz!

> Ich möchte die 97khz verwenden und habe aktuell das gleiche IC vor mir
> nur mit 100mA Ausgang direkt um LEDs anzusteuern. Nun haben meine LEDS
> allerdings 900mA und bräuchte dafür noch eine Treiberstufe.

Eben. Du brauchst eine Konstantstromquelle mit 900mA, welche 
meistens als Schaltregler gebaut ist. Die kann man dann mit 100-500Hz 
mit PWM dimmen. Alles andere ist nicht sonderlich sinnvoll.

> Wäre die Version https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9624.pdf eine
> Alternative? oder welchen Mosfet könnte man für den PCA9634 verwenden?

Hast du einen Fetisch bezüglich dieses ICs? Es gibt Dutzende, deutlich 
besser geeignete ICs. Nutze diese!

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

>Es gibt Dutzende, deutlich besser geeignete ICs
Welche wären das mit hoher PWM und I2C? Habe die einige großen 
Hersteller angeschrieben, es gäbe noch den LT3964, der mit 200kHz-2MHz 
direkt Leds mit bis zu 50W ansteuern kann, aber der ist schwerer zu 
verarbeiten

>Die kann man dann mit 100-500Hz mit PWM dimmen
Hat das dann den gleichen Effekt wie hier bei 100Hz?
https://www.youtube.com/watch?v=DdToSNgPnO8

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Um es mal an dieser Stelle anzumerken:
es ist etwas grundlegend anderes, ohne jegliche Spule die LEDs 100mal in 
der Sekunde mit flachen Flanken mehr oder weniger lang ganz hell und 
ganz dunkel zu schalten und dem Auge eine mittlere Helligkeit 
vorzugaukeln.

Oder aber stattdessen eine Versorgung (Konstantstromquelle) mit einem 
steilflankigen Schaltregler mit 100kHz aufzubauen.

Die ungeignetste Lösung wäre aber, ohne Spule und ohne 
Schaltreglerstruktur einfach LEDs mit 100kHz und steilen Flanken voll 
ein und auszuschalten.

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

Hallo Lothar, danke für deinen Kommentar. Wie sind ja hier, weil wir 
nach Hilfe fragen, um unser Wissen aufzubessern. Was würdest du da 
konkret als Lösung vorschlagen?
>steilflankigen Schaltregler
wäre damit ein Gatetreiber gemeint?
Ich habe hier noch jemand gefunden, der das Teil offenbar mit externen 
Treiber am Laufen hat https://github.com/gordonthree/pca9633
Eine Spule sehe ich da allerdings nicht

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

Ich habe hier noch einen Regler gefunden, oder käme der deiner Meinung 
näher? Hier werden Spulen benutzt.

https://www.ti.com/lit/ug/slvuar5/slvuar5.pdf

Den könnte man doch an den PCA9634 direkt anschließen?

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
>>Es gibt Dutzende, deutlich besser geeignete ICs
> Welche wären das mit hoher PWM und I2C?

Was heißt denn hohe PWM? DU meinst hohe PWM-Frequenz. Warumm  soll die 
denn so hoch sein? Und vor allem, wie hoch denn? Zahlen!

Siehe Netiquette.

> Habe die einige großen
> Hersteller angeschrieben, es gäbe noch den LT3964, der mit 200kHz-2MHz
> direkt Leds mit bis zu 50W ansteuern kann, aber der ist schwerer zu
> verarbeiten

Was soll der Unsinn?

>>Die kann man dann mit 100-500Hz mit PWM dimmen
> Hat das dann den gleichen Effekt wie hier bei 100Hz?
> https://www.youtube.com/watch?v=DdToSNgPnO8

Mensch Meier, sagt doch, was du im ENDERGEBNIS erreichen willst!

https://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquette#Klare_Beschreibung_des_Problems

Du willst also eine Videoleuchte mit LED bauen, welche kein Flimmern auf 
der Aufnahme erzeugt, welches durch eine niedrige PWM-Frequenz erzeugt 
wird. Richtig?

Dazu nimmt man einen passenden Schaltregler, die haben heute um die 
100-300kHz, mehr braucht man nicht unbedingt. Den dimmt man dann halt 
NICHT per PWM, auch nicht mit 500 oder 1000Hz sondern linear, sprich, 
der Stromsollwert wird linear vorgegeben. Mit einer ausreichend großen 
Drossel wird auch der SEHR hochfrequente Stromripple ausreichend klein, 
wenn es sein muss 10% vom Maximalwert oder weniger. Das ist dann nahezu 
Gleichstrom und macht garantiert kein Flimmern auf dem Video. Fettig.

TPS92513

https://www.ti.com/lit/gpn/tps92513

Das ist nur einer von Dutzenden mit linearem Steuereingang, der war halt 
auf der Website als Werbung drauf.

Wenn man es noch ein Mü akademisch schöner machen will, nimmt man einen 
normalen DC/DC Wandler, welcher nur knapp mehr Spannung ausspuckt, als 
die LED bei vollem Strom an Spannung braucht, so ~1V mehr. Dann regelt 
man den LED-Strom old school mit einer echten, linearen 
Konstantstromquelle mit OPV + Transistor. Damit hat man 100% 
flackerfreies Gleichlicht, sogar frei von hochfrequentem Flackern im 
100kHz++ Bereich (Wenn der Ausgang des DC/DC Wandlers ausreichend 
rippelarm gefiltert ist).

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
> Hat das dann den gleichen Effekt wie hier bei 100Hz?
> https://www.youtube.com/watch?v=DdToSNgPnO8

Hmm, ich hab mir jetzt mal das Video komplett angesehen. Nett! Und 
informativ. U.A., daß eine SYNCHRONE PWM kein Flimmern verursacht. Dumm 
nur, daß die allermeisten Kameras keinen Sychronausgang haben 8-0

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Hmm, ich hab mir jetzt mal das Video komplett angesehen. Nett! Und
> informativ. U.A., daß eine SYNCHRONE PWM kein Flimmern verursacht.

Das wusste früher jeder Autobastler, der mit Hilfe einer Stroboskoplampe 
seinen Zündzeitpunkt eingestellt hat.
Und selbst in alten Westernfilmen sieht man an fahrenden Wagen manchmal 
scheinbar stehende Räder.
Modern nennt sich das Aliasing - erscheint wie Gleichlicht, obwohl es 
mit ein paar Kilohertz flackert.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Das wusste früher jeder Autobastler, der mit Hilfe einer Stroboskoplampe
> seinen Zündzeitpunkt eingestellt hat.

Der Satz des Pythagoras ist auch 2500 Jahre alt, trotzdem wird er noch 
in der Schule gelehrt (hoffe ich mal). Das ist KEIN Widerspruch.

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

>Was soll der Unsinn?
Was meinst du damit?

>die haben heute um die 100-300kHz, mehr braucht man nicht unbedingt.
Ja mein Test mit dem PCA9624 und 97kHz sah sehr gut aus..ich bräuchte 
eben nur mehr Leistung. Die Ansteuerung per i2c funktioniert auch 
problemlos damit.

>Dann regelt man den LED-Strom old school
Hier hatte ich bisher immer eine Änderung der Farbtemperatur, das würde 
ich gerne vermeiden. Zudem ist pwm effizienter, wenn ich das richtig 
verstanden habe.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
> Zudem ist pwm effizienter, wenn ich das richtig
> verstanden habe.

Nicht ganz, denn eine LED, z.B. gepulst mit 1A 60% ist heller als 2A 
30%. Der Wirkungsgrad nimmt leicht ab zu höheren Strömen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

a) Die Prozent sind das Taktverhältnis. Das obige gilt für die 
klassische reine PWM, dh Widerstand, Schalttransistor und LED.

b) Ist vor der LED noch ein Glättungskondensator, dann sind die 
Verhältnisse natürlich anders.

c) Ein Schaltwandler, d.h. DCDC-Wandler, hat eine Speicherdrossel und 
der Schalttransistor macht natürlich auch PWM. Da sind die Verhältnisse 
natürlich anders. Zusätzlich ist meist vor der LED noch ein 
Glättungskondensator.

Obiges "Nicht ganz" bezieht sich nur auf den Fall a).
Im Fall b) und c) stimmt, dass es mit PWM effizienter sei.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
>>Was soll der Unsinn?
> Was meinst du damit?

>>> Habe die einige großen
>>> Hersteller angeschrieben, es gäbe noch den LT3964, der mit 200kHz-2MHz
>>> direkt Leds mit bis zu 50W ansteuern kann, aber der ist schwerer zu
>>> verarbeiten

Du braucht nicht den superdollsten High End Schaltregler.

>>die haben heute um die 100-300kHz, mehr braucht man nicht unbedingt.
> Ja mein Test mit dem PCA9624 und 97kHz sah sehr gut aus..ich bräuchte
> eben nur mehr Leistung.

Ich schrieb, wie man das sinnvoll machen kann.

> Die Ansteuerung per i2c funktioniert auch
> problemlos damit.
>
>>Dann regelt man den LED-Strom old school
> Hier hatte ich bisher immer eine Änderung der Farbtemperatur,

Ach ja? Wie hast du das gemessen? Wie stark war die? Ist das WIRKLICH 
praxisrelevant?

> das würde
> ich gerne vermeiden. Zudem ist pwm effizienter, wenn ich das richtig
> verstanden habe.

Hast du nicht. Eine lineare Konstantstromquelle mit minimalem 
Spannungsabfall ist nur unwesentlich ineffizienter als reine PWM. 
Außerdem kann man nicht alles auf einmal haben!

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

>Du braucht nicht den superdollsten High End Schaltregler.

Ja muss nicht unbedingt sein, soll halt ordentlich funktionieren. Muss 
jetzt aber auch nicht das älteste Design sein, wenn es mittlerweile ggf 
etwas besseres gibt.

zur Farbtemperatur: ja das hat man deutlich im Schnittprogramm im 
Histogramm gesehen.

Danke auch an Dieter für die Erklärung!

Wenn man jetzt den TPS92513 nehmen würde. Könnte man da direkt einen DAC 
zB https://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac7571.pdf anschließen und somit 
dimmen?

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Thomas Keller schrieb:
> anschließen und somit dimmen?

Am IADJ-Eingng des TPS. Von 0-1.8V.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Dieter schrieb:
> Am IADJ-Eingng des TPS. Von 0-1.8V.

Das Datenblatt sagt 180-1800mV, warum die auch immer keine Werte unter 
180mV spezifizieren. Vermutlich weil dann die Parameter ein wenig weiter 
weg laufen. Praktisch sollte es funktionieren.

von Dieter (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> 180mV
Damit es zuverlaessig auch die untere Schwelle erreicht, auch wenn ein 
paar mV Stoerungen auf der Leitung waeren oder eine CE-Strecke eine 
Transistors da dran haengt.

von Thomas Keller (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
interessant, da werde ich mal einen Schaltplan erstellen.
Könnte man auch den https://www.ti.com/lit/ds/slusbz6a/slusbz6a.pdf 
nehmen, oder? Er hat Iadj bis 2.2V und ist dann feiner in der 
Abstimmung.
Soweit ich das verstanden habe, sollte er die gleiche Funktion haben 
ansonsten?

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.