Schaltplan für 1 kHz 10V PWM - so in Ordnung?

[R. B. (britzi)]

Hallo,

ich benötige ein 1000 Hz 10 V PWM Signal.

Dieses Signal soll aus einem PWM-Signal eines Mikrocontrollers (3,3 V, 
max. 14 mA pro Pin) erzeugt werden.
Der Mikrocontroller soll über einen Schaltregler (TSR 1-2433), der sich 
mit 12 V speist, versorgt werden.
Die Last des 10 V PWM Signals beträgt zwischen 100 uA und 1400 uA.
Das PWM Signal soll mit Duty Cyclen zwischen 10 und 99% erzeugt werden.

Ich habe mal eine Schaltung gezeichnet, so wie ich sie bauen würde, bin 
mir jedoch unsicher, ob sie so in Ordnung ist (Bild anbei).

Z.B. die Werte für C1, C2 und R1 sind einfach aus der Luft gegriffen, 
weil ich nicht weiß, was hier wirklich Sinn macht.
Außerdem schwingen die 10V leicht. Lässt sich das einfach reduzieren?

Über Kommentare würde ich mich sehr freuen.


Vielen Dank!

[Falk B. (falk)]

R. B. schrieb:

> ich benötige ein 1000 Hz 10 V PWM Signal.
>
> Dieses Signal soll aus einem PWM-Signal eines Mikrocontrollers (3,3 V,
> max. 14 mA pro Pin) erzeugt werden.

Einfach den passenden Treiber bzw. Pegelwandler nutzen.

> Der Mikrocontroller soll über einen Schaltregler (TSR 1-2433), der sich
> mit 12 V speist, versorgt werden.
> Die Last des 10 V PWM Signals beträgt zwischen 100 uA und 1400 uA.

WOW! Starkstrom! ;-)

> Ich habe mal eine Schaltung gezeichnet, so wie ich sie bauen würde, bin
> mir jedoch unsicher, ob sie so in Ordnung ist (Bild anbei).

Naja, dein "uC" steht Kopf, das ist eher ungünstig zu lesen. Dein 
Treiber soll ein old school MOSFET + Arbeitswiderstand sein. Das mag 
grob gehen, würde ich aber nicht machen. Nimm einen HEF4104 oder 
CD40109, das ist ein gescheiter Pegelwandler mit symmetrischen 
CMOS-Ausgängen. Der macht die ein besseres, symmetrischeres PWM-Signal.

>
> Z.B. die Werte für C1, C2 und R1 sind einfach aus der Luft gegriffen,
> weil ich nicht weiß, was hier wirklich Sinn macht.

In der Simulation nicht, real vielleicht. Warum willst du für so wenig 
Strom einen Schaltregler nutzen, der dir eher Störungen produziert? Nimm 
einen klassischen 7810 und gut, der liefert eine sehr saubere Spannung. 
Die paar mW Verlustleistung sind egal.

> Außerdem schwingen die 10V leicht. Lässt sich das einfach reduzieren?

Wo denn?

[R. B. (britzi)]

Lieber Falk,

danke für deinen Input!

Das was ich als "Schwingen" bezeichnet habe, sind wohl einfach 
Störungen.
Diese sieht man, wenn man genau hinschaut.

Ich werde für die 10V dann einfach einen 7810 nutzen.

Die Pegelwandler hatte ich überhaupt nicht auf dem Schirm.
Diese gefallen mir sehr gut.
Der CD40109 unterstützt allerdings offiziell, wenn ich das Datenblatt 
richtig verstanden habe, keine 3,3 V am Eingang, während es beim HEF4104 
passt.
Bei diesem steht jedoch folgendes im Datenblatt: "VDD(A) must always be 
less than or equal to VDD(B), even during power turn-on and turn-off."

Wie kann ich das sicherstellen?

Vielen Dank!

[hinz (Gast)]

R. B. schrieb:
> Die Last des 10 V PWM Signals beträgt zwischen 100 uA und 1400 uA.

Was willst du denn damit steuern?

[Falk B. (falk)]

R. B. schrieb:
> Lieber Falk,
>
> danke für deinen Input!
>
> Das was ich als "Schwingen" bezeichnet habe, sind wohl einfach
> Störungen.
> Diese sieht man, wenn man genau hinschaut.

Wo denn? Ach so, oben in deinem Bild. Das sind Störungen (HF-Ripple) des 
Schaltreglers, der hier anscheinend vom Modell simuliert wird.

> Der CD40109 unterstützt allerdings offiziell, wenn ich das Datenblatt
> richtig verstanden habe, keine 3,3 V am Eingang, während es beim HEF4104
> passt.

Nein, beide arbeiten mit 3V am Eingang.

> Bei diesem steht jedoch folgendes im Datenblatt: "VDD(A) must always be
> less than or equal to VDD(B), even during power turn-on and turn-off."
>
> Wie kann ich das sicherstellen?

Um ggf. sicherzustellen, dass wie im Datenblatt beschrieben immer UDDI 
<= UDDO ist, kann man einfach eine Diode von UDDO nach UDDI schalten (z. 
B. Schottky SB120, aber auch 1N4148 & Co. sollte problemlos 
funktionieren)

[HildeK (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Wo denn? Ach so, oben in deinem Bild. Das sind Störungen (HF-Ripple) des
> Schaltreglers, der hier anscheinend vom Modell simuliert wird.

Ich sehe hier nur den LT1236 und in den Datenblättern, auf die ich 
zugreifen kann, ist das eine 'Precision Reference', kein Schaltregler.
Demnach können auch keine simulierten Störungen von einem Schaltregler 
kommen. Ob das überhaupt irgend ein Ripple ist, müsste man durch Zoomen 
der Stelle mal näher anschauen.
Außerdem: was spricht gegen einen MOSFET als Schalter an der Stelle. Nur 
der BSS138 ist jetzt nicht der Vorzugstyp. Eher so was wie FDV303.

[R. B. (britzi)]

Danke für die Anregungen!

@hinz: Es sollen ein oder mehrere elektronische Vorschaltgeräte für LEDs 
angeschlossen werden. Eins hat am Dimmereingang eine typische 
Stromaufnahme von 100 uA und mehrere Geräte dürfen sich dieselbe Masse 
teilen.

@HildeK: Jepp, das Bauteil ist eine Referenzspannungsquelle gewesen. 
Woher der Ripple kommt, weiß ich nicht. Der wird jedenfalls in LTSpice 
so simuliert. Ich bin nur Laie und kann schwer einschätzen, welche 
Lösung besser ist.

Anstatt dem 7810 habe ich nun ein anderen Linearregler verwendet, da 12 
V für diesen nicht reichen.

Ich habe nun nochmal gezeichnet.

Ist das so korrekt?

[Falk B. (falk)]

R. B. schrieb:

> @hinz: Es sollen ein oder mehrere elektronische Vorschaltgeräte für LEDs
> angeschlossen werden. Eins hat am Dimmereingang eine typische
> Stromaufnahme von 100 uA und mehrere Geräte dürfen sich dieselbe Masse
> teilen.

Also ist deine "Last", sprich, der PWM-Eingang massebezogen.

> Anstatt dem 7810 habe ich nun ein anderen Linearregler verwendet, da 12
> V für diesen nicht reichen.

Was soll U1 sein? Immer noch ein Schaltregler? Unsinn, auch dort braucht 
du nur wenige mA für dein 3,3V. Nimm einen Linearregler und gut.

C3 und C2 sind viel zu groß, da reichen 100nF. Schau aber ins 
Datenblatt, die meisten LDOs (Low drop out regulator) brauchen da 
bestimmte Werte.
Auch C1 ist viel zuviel, da reichen 100-1000nF. Du hast kein 
Trafonetzteil mit Gleichrichter.

Zur Verstärkung deines 10V PWM-Ausgangs kannst du auch 2 Kanäle jeweils 
am Eingang und Ausgang parallel schalten.  Für ungenutzte Gatter gibt es 
kein Geld zurück.

[R. B. (britzi)]

@Falk:

Ja, U1 ist ein Schaltregler und den lasse ich dort auch. Damit wird 
zusätzlich ein Mikrocontroller und noch mehr Peripherie versorgt, die 
nicht dargestellt ist.

Die Kondensatoren werde ich entsprechend verkleinern und der Tipp 
mehrere Gatter zusammenzuschalten ist auch prima.

Nochmals vielen Dank! :-)

[hinz (Gast)]

R. B. schrieb:
> Es sollen ein oder mehrere elektronische Vorschaltgeräte für LEDs
> angeschlossen werden. Eins hat am Dimmereingang eine typische
> Stromaufnahme von 100 uA und mehrere Geräte dürfen sich dieselbe Masse
> teilen.

Nö, die haben eine Stromquelle drin. Du kannst dir deine 10V 
Versorgungsspannung schenken. Für die PWM reicht ein simpler Transistor.

[2 Cent (Gast)]

hinz schrieb:
> Für die PWM reicht ein simpler Transistor.
Das Unterschreib ich.

[R. B. (britzi)]

hinz schrieb:
> R. B. schrieb:
>> Es sollen ein oder mehrere elektronische Vorschaltgeräte für LEDs
>> angeschlossen werden. Eins hat am Dimmereingang eine typische
>> Stromaufnahme von 100 uA und mehrere Geräte dürfen sich dieselbe Masse
>> teilen.
>
> Nö, die haben eine Stromquelle drin. Du kannst dir deine 10V
> Versorgungsspannung schenken. Für die PWM reicht ein simpler Transistor.

Wie kannst du das wissen, ohne das Datenblatt zu kennen?
Es handelt sich um Dimmer der Serie NPF-60D von Meanwell.
Hier ein Datenblatt: 
https://www.meanwell.com/webapp/product/search.aspx?prod=NPF-60D&mws=18E8DAA656E249F1

Auf Seite 4 steht eineutig "additive 10V PWM signal".
Dieses darf irgend eine Frequenz zwischen 100 Hz und 3 kHz haben, ich 
peile erstmal 1 kHz an.

[hinz (Gast)]

R. B. schrieb:
> Wie kannst du das wissen, ohne das Datenblatt zu kennen?

Standard.


> Es handelt sich um Dimmer der Serie NPF-60D von Meanwell.
> Hier ein Datenblatt:
> 
https://www.meanwell.com/webapp/product/search.aspx?prod=NPF-60D&mws=18E8DAA656E249F1

"Dimming source current from power supply: 100μA (typ.)"

[Falk B. (falk)]

R. B. schrieb:

>> Nö, die haben eine Stromquelle drin. Du kannst dir deine 10V
>> Versorgungsspannung schenken. Für die PWM reicht ein simpler Transistor.
>
> Wie kannst du das wissen, ohne das Datenblatt zu kennen?

Vielleicht kennt er das? Vielleicht ist das quasi Standard?

> Auf Seite 4 steht eineutig "additive 10V PWM signal".
> Dieses darf irgend eine Frequenz zwischen 100 Hz und 3 kHz haben, ich
> peile erstmal 1 kHz an.

Dort steht auch was von Dimmung per Widerstand. Da der keine aktive 
Spannung erzeugen kann, MUSS an DIM+ ein interner Pull-Up oder eine 
Stromquelle sitzen.

[R. B. (britzi)]

Falk B. schrieb:
> R. B. schrieb:
>
>> Auf Seite 4 steht eineutig "additive 10V PWM signal".
>> Dieses darf irgend eine Frequenz zwischen 100 Hz und 3 kHz haben, ich
>> peile erstmal 1 kHz an.
>
> Dort steht auch was von Dimmung per Widerstand. Da der keine aktive
> Spannung erzeugen kann, MUSS an DIM+ ein interner Pull-Up oder eine
> Stromquelle sitzen.

Das ergibt natürlich Sinn.
Trotzdem steht da, dass bei Dimmung per PWM ein 10V PWM Signal von außen 
kommen soll und nicht, dass es vielleicht mit einem Transistor ohne eine 
Zusatzspannung auch ginge.

Insofern kann ich ruhig bei der Lösung bleiben, die ich mit eurer Hilfe 
bekommen habe, oder nicht?

Danke!

[hinz (Gast)]

R. B. schrieb:
> Insofern kann ich ruhig bei der Lösung bleiben, die ich mit eurer Hilfe
> bekommen habe, oder nicht?

Ist halt unnötig aufwändig.

[R. B. (britzi)]

hinz schrieb:
> R. B. schrieb:
>> Insofern kann ich ruhig bei der Lösung bleiben, die ich mit eurer Hilfe
>> bekommen habe, oder nicht?
>
> Ist halt unnötig aufwändig.

Wenn es unnötig aufwendig ist, warum steht es dann so im Datenblatt, 
während die Lösung nur mit einem Transistor nicht angegeben ist?

Ich frage das jetzt wirklich nur, weil ich gerne verstehen möchte, warum 
die Dinge sind, wie sie sind ;-)

[Falk B. (falk)]

R. B. schrieb:

> Insofern kann ich ruhig bei der Lösung bleiben, die ich mit eurer Hilfe
> bekommen habe,

Ja.

>Wenn es unnötig aufwendig ist, warum steht es dann so im Datenblatt,
>während die Lösung nur mit einem Transistor nicht angegeben ist?

Keine Ahnung.

[hinz (Gast)]

R. B. schrieb:
> Wenn es unnötig aufwendig ist, warum steht es dann so im Datenblatt,
> während die Lösung nur mit einem Transistor nicht angegeben ist?

Weil es ein Datenblatt ist, kein Lehrbuch.

[R. B. (britzi)]

Ok, danke nochmals!

Ich bleibe lieber bei der aufwändigeren Version ;-)

[R. B. (britzi)]

Ich muss den Beitrag leider nochmal reaktivieren.

Die Schaltung im Anhang habe ich nun zum Testen aufgebaut - ebenso die 
Variante, in der der Mosfet ohne externe 10V das DIM+-Signal gegen DIM- 
schaltet.

Letztere ist die Variante, die von euch empfohlen wurde.
Diese funktioniert soweit einwandfrei, hat jedoch ein kleinen Nachteil. 
Das Signal ist invertiert, was bedeutet, dass bei 0% DutyCycle die 
maximale Helligkeit erreicht wird. In der Praxis bedetuet dies, das die 
tatsächliche Ausgangsleistung laut Datenblatt, da dann kein Signal 
anliegt, zwischen ca. 96% und 105% liegt.

Von daher favorisiere ich weiterhin die Variante mit den externen 10V.
Hier bin ich allerdings auf ein Problem gestoßen.
In der Schaltung, wie sie gezeichnet ist, wir der High-Pegel einwandfrei 
erreicht, jedoch fällt der Pegel selbst bei einer Frequenz von wenigen 
hundert Hz so gut wie nicht ab.
Ich habe dann testweise mal einen Widerstand mit knapp 2kOhm parallel zu 
Dim- und Dim+ geschaltet. Umso geringer dieser Widerstand ist, umso 
besser wird der Low-Pegel erreicht.
Das Problem ist, dass die Led-Vorschaltgeräte eben auch eine Strom- oder 
Spannungsquelle am Dimmereingang besitzen.

Gibt es hier eine bessere Lösung?

Vielen Dank

[tja... (Gast)]

R. B. schrieb:
> Diese funktioniert soweit einwandfrei, hat jedoch ein kleinen Nachteil.
> Das Signal ist invertiert, was bedeutet, dass bei 0% DutyCycle die
> maximale Helligkeit erreicht wird. In der Praxis bedetuet dies, das die
> tatsächliche Ausgangsleistung laut Datenblatt, da dann kein Signal
> anliegt, zwischen ca. 96% und 105% liegt.

Alles super, nur Signal invertiert?

> Gibt es hier eine bessere Lösung?

Signal in Software oder aber in Hardware invertieren...?
Wenn Dir ein zusaetzliches kleines Bauteil genehm waere:

In Deinem Fall naehme man wohl einen 4000er CMOS Inverter.

Beispiel:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74aup1g14.pdf

(Schmitttrigger-IN (macht alles steilflankig) schadet nicht.)

[R. B. (britzi)]

Danke!

Klar könnte ich das Signal in der Software invertieren, der genannte 
Inverter ist auch klasse, doch beides löst nicht das Problem, dass ohne 
externe 10V gegen Masse geschaltet wird und bei der hellsten Einstellung 
die Ausgangsleistung undefiniert irgendwie zwischen 96% und 105% oder so 
liegt.

Leider ist es für mich wichtig, dass sich das Licht reproduzierbar 
dimmen lässt und ich die Ausgangsleistung von möglichst 100% exakt 
erreichen kann. Insofern würde ich mich sehr freuen, wie man die 
Schaltung so hinbekommt, dass externe 10V genutzt werden und das Signal 
in den PWM-Aus-Zeiten wirklich den LOW-Pegel erreicht.
Es ist auch so, dass alle Vorschaltgeräte am Dimmereingang nicht ganz 
10V haben, eher so 9,8 oder 9,4V. Und hier alle Geräte mit einem Signal 
einer identischen Amplitude (10V) zu versorgen, wäre mir auch lieber.

[hinz (Gast)]

Du wirst dir eigene Vorschaltgeräte entwickeln müssen, die normalen sind 
nicht auf Präzision ausgelegt.

[R. B. (britzi)]

Ok, danke nochmals für den Input!

Ich glaube dann kann ich auch echt einfach bei der Version mit dem 
Mosfet bleiben, der direkt DIM+ gegen DIM- schaltet und muss auf die 
gewünschte die Präzision verzichten.

Interessieren würde es mich dennoch, wie man bei der Variante mit 
externen +10V wie im Schaltplan das Signal in der Auszeit am besten auf 
LOW zieht.

[K. S. (the_yrr)]

R. B. schrieb:
> Interessieren würde es mich dennoch, wie man bei der Variante mit
> externen +10V wie im Schaltplan das Signal in der Auszeit am besten auf
> LOW zieht.

wenn man sich das Datenblatt ansieht wird der interne Aufbau ungefähr so 
sein:

irgendeine Spannugnsversorgung (+ Pol) -> 100µA Stromquelle -> Dim+
Dim- liegt frei oder pull down, und die beiden Dim gehen auf eine Art 
Differenzverstärker/Detektor/Wandler

Beschaltung:
Widerstand: Groß = große Spannung = großer Output
Spannung: Goße Spannung = großer Output
PWM: Hoher Duty Cycle = Hohe RMS Spannung = großer Output

es wird intern Dim- also nicht gegen Dim+ gezogen (Widerstand, 
Stromquelle...), entweder ist der floatend oder wird gegen irgendeine 
Spannungsversorgung (- Pol) gezogen. Du schaltest Dim- also zwischen 
floatend und GND, das wird nichts. Du musst die Differenz zwischen 
Dim+/- schalten, also entweder Pullup von Dim- zu Dim+, oder einen 
Push/Pull Treiber statt Mosfet. Signal auf low heißt bei deiner 
Schaltung nämlich dass Dim- auf High gezogen werden muss, da es 
(wahrscheilich) einen Pull down hat wird das nix mit abwechselnd 
floating/noch mehr pull down.

ACHTUNG: “DO NOT connect "DIM- to Vo-"
Dein GND darf also KEINEN BEZUG zu VO- haben

[R. B. (britzi)]

K. S. schrieb:
Du musst die Differenz zwischen
> Dim+/- schalten, also entweder Pullup von Dim- zu Dim+, oder einen
> Push/Pull Treiber statt Mosfet.


Vielen Dank für diese ausführliche Erklärung!
Ich würde gerne einen Push/Pull-Treiber nutzen.

Ich bin jetzt beispielsweise auf einen IR2010 gestoßen.
Wäre dieser geeignet? Wenn ja, bräuchte ich trotzdem noch zwei 
nachgeschaltete Mosfets und müsste im Wechsel zwischen HighIn und LowIn 
toggeln, oder?
Datenblatt:
https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/1222/0900766b81222a5f.pdf

Edit:
Oder was wäre mit einem IR25607SPBF?
https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/1242/0900766b81242ea1.pdf

Oder gibt es hier etwas geeigneteres?

Vielen Dank!

[R. B. (britzi)]

Ich habe jetzt mal probiert eine Push-Pull-Schaltung mit zwei Mosfets zu 
simulieren (siehe Bild).

Irgendwie ist die Spannung an DIM+ unter 3.3V und sollte eigentlich 10V 
sein. Außerdem ist der Low-Pegel negativ.
Ob der Spannungsabfall der Dioden ist für die Gateversorgung bestimmt 
nicht so toll.
Das grüne Signal sind die 3,3V Eingangs-PWM.

Wo ist hier der Fehler?
Ich hab zwar keinen Hintergrund in E-Technik, bin jedoch trotzdem 
langsam echt am verzweifeln, dass ich kein sauberes 0-10V PWM Signal 
(nun Push-Pull) aus einem 3.3V PWM Signal hinbekomme.

Für jegliche Hilfe wäre ich echt dankbar!

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> Ich habe jetzt mal probiert eine Push-Pull-Schaltung mit zwei Mosfets zu
> simulieren (siehe Bild).

offenbar nicht sehr erfolgreich. Da sind so viele Fehler drin, dass es 
schwerfällt, die Fehlfunktion einzelnen Fehlern zuzuordnen.

Du hast die Position von pFET und nFET vertauscht und du hast Drain und 
Source verdreht. Der nFET als High-Side Schalter geht nur, wenn du ihn 
mit mehr als der Versorgungsspannung (10V) aufsteuern kannst (z.B. per 
Bootstrap-Treiber)

Das ganze Gewurschtel mit Dioden und Pullup gegen 3,3V ist völlig 
unnötig, es wäre mindestens genau so gut die Quelle V3 direkt auf die 
Gates zu geben

Der obere FET (sobald es dann mal der pFET ist) muss zum Ausschalten die 
vollen 10V am Gate sehen. Wenn du denn unbedingt eine Push-Pull-Stufe 
mit FETs haben willst, dann musst du zu der Ansteuerung des pFET 
zumindest einen Pegelshifter verwenden, der dann z.B. wieder auf einem 
Pullup-Widerstand gegen 10V basiert.

R. B. schrieb:
> dass ich kein sauberes 0-10V PWM Signal
> (nun Push-Pull) aus einem 3.3V PWM Signal hinbekomme.

Oben wurden doch diverse Schaltungsvarianten diskutiert, mit denen du 
ein mehr als ausreichend saubers Signal hinkriegst. Warum liegt dir so 
viel an einer nicht funktionierenden Pseudolösung wenn du schon 
ausreichend funktionierende Lösungen zur Auswahl hast?

Und noch ein post scriptum: wenn du Simulationen zeigst, dann ist es 
günstig, die Netze mit Labels zu versehen. Dann können auch wir 
erkennen, was V(n004) und V(n001) denn wohl darstellen soll - aktuell 
müssen wir das erraten.

[R. B. (britzi)]

Ganz ehlich, ich blicke langsam nicht mehr durch.

Die Schaltung habe ich von diesem Link und eben etwas mit den 3,3V 
adaptiert:
https://www.youtube.com/watch?v=-6N7l1dnk6s

Die Erklärung für die Dioden habe ich von hier:
https://www.youtube.com/watch?v=v2mITbaCHUE


Weiter oben wurden Schaltungsvarianten diskutiert, die in vielen Fällen 
völlig ok sein dürften.
Die Lösungen mit einem Pullup oder nur einem Mosfet kommen für mich 
leider nicht in Betracht, da diese alle Nachteile besitzen.

Ich möchte mich unbedingt ans Datenblatt halten und dafür benötige ich 
eben ein 10V PWM Signal, welches, wie ich dank "K.S." weiß, über 
Push-Pull Signal realisiert werden soll.


Den Tipp in Simulationen die Netze mit Labeln zu bennen werde ich 
künftig gerne umsetzen.

Gibt es keine ICs, die das was ich benötige tun?

Vielen Dank!

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> Die Schaltung habe ich von diesem Link und eben etwas mit den 3,3V
> adaptiert:

nur dass ein Pull-Up gegen 3,3V und ein Pull-Up gegen 10V nun mal etwas 
unterschiedliches sind. Selbiges gilt für für einen Pulldown gegen Masse 
im Verhältnis zu einem Pulldown gegen -12V.

Zudem ist die Schaltung in dem YT-Video zwar als Push-Pull-Verstärker 
gedacht, aber als Push-Pull-Verstärker für Analogsignale. Sie liefert 
keine festen Logikpegel am Ausgang. Wenn du ein Sinussignal am Eingang 
anlegst, dann erzeugt sie dir ein (vermurkstes) Sinussignal am Ausgang. 
Der Ausganghub ist bei der YT-Schaltung immer kleiner als der Hub des 
Eingangssignals - also überhaupt nicht das, was du möchtest.

R. B. schrieb:
> Gibt es keine ICs, die das was ich benötige tun?

Doch, es wurden ja auch schon Beispiele genannt.

Falk B. schrieb:
> Nimm einen HEF4104 oder
> CD40109, das ist ein gescheiter Pegelwandler mit symmetrischen
> CMOS-Ausgängen.

[R. B. (britzi)]

Achim S. schrieb:
>
> R. B. schrieb:
>> Gibt es keine ICs, die das was ich benötige tun?
>
> Doch, es wurden ja auch schon Beispiele genannt.
>
> Falk B. schrieb:
>> Nimm einen HEF4104 oder
>> CD40109, das ist ein gescheiter Pegelwandler mit symmetrischen
>> CMOS-Ausgängen.

Danke für die ganzen Erklärungen!

Etwas stehe ich noch immer auf dem Schlauch.
Was macht denn z.B. der HEF4104 anders, als ein einzelner Mosfet?
Macht der etwa Push-Pull?
Datenblatt: 
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/HEF4104B.pdf

Wenn ja, müsste ich dann eine Dimmerleitung an einen Ausgang und die 
andere an den invertierten dazugehörigen Ausgang anschließen?

[K. S. (the_yrr)]

R. B. schrieb:
> Ich möchte mich unbedingt ans Datenblatt halten und dafür benötige ich
> eben ein 10V PWM Signal, welches, wie ich dank "K.S." weiß, über
> Push-Pull Signal realisiert werden soll.

nicht unbedingt. In deiner Schaltung lag DIM+ fest auf 10V, und du hast 
nur DIM- geschaltet, dieser benötigt dann eine push-pull Stufe (oder bei 
einem Low-side switch wie im Schaltplan einen zusätzlichen Pull up 
Widerstand). Auf Push Pull kam ich hauptsächlich weil
Achim S. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Nimm einen HEF4104 oder
>> CD40109, das ist ein gescheiter Pegelwandler mit symmetrischen
>> CMOS-Ausgängen.
diese IC's einen haben und dafür gemacht sind.

Das größte Problem ist, dass es nicht eine "richtige" Lösung gibt, 
sondern eine Handvoll gute je nach Vorliebe und dann noch sehr viele 
komplizierte nicht so gute.


am einfachsten ist:
hinz schrieb:
> Nö, die haben eine Stromquelle drin. Du kannst dir deine 10V
> Versorgungsspannung schenken. Für die PWM reicht ein simpler Transistor.
wie schon ganz oben beschrieben.
du legst deinen GND auf DIM-, den NMos (oder fast jeder NPN aus der 
Grabbelkiste + Base Widerstand) mit Source auf GND, mit Drain auf DIM+, 
Gate and deine 3V PWM. 10V benötigst du nicht, fertig.

dein GND = GND vom µC/3V, darf nicht GND/Vo- vom Netzteil sein, 
(normalerweise sollte man häufig zusätzlich zu den Signalen GND von zwei 
Schaltungen verbinden, hier muss GND nur an DIM-)

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> Macht der etwa Push-Pull?

Ja, der macht push pull. Und vor der Push-Pull Stufe macht er einen 
Levelshift. Er hat mit ein paar mA zwar nicht die stärksten 
Ausgangstreiber, aber für die 100µA, die du benötigst ist er immer noch 
mehr als ausreichend.

R. B. schrieb:
> Wenn ja, müsste ich dann eine Dimmerleitung an einen Ausgang und die
> andere an den invertierten dazugehörigen Ausgang anschließen?

Nein: du nimmst den Ausgang, dessen Polarität dir passt, und schaltest 
ihn auf DIM+. Und DIM- kommt auf die Masse deiner Schaltung.

Aber nochmal zur Erinnerung: du benötigst eigentlich keinen Push-Pull 
Treiber, auch wenn du das Gegenteil glaubst.

[K. S. (the_yrr)]

R. B. schrieb:
> Etwas stehe ich noch immer auf dem Schlauch.
> Was macht denn z.B. der HEF4104 anders, als ein einzelner Mosfet?
> Macht der etwa Push-Pull?
auch wenn das keiner spezifisch so nennen weird, ja. guck mal hier bei 
wikipedia, da sieht man wie der Ausgang theoretisch aufgebaut ist.

https://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_metal-oxide-semiconductor

R. B. schrieb:
> Wenn ja, müsste ich dann eine Dimmerleitung an einen Ausgang und die
> andere an den invertierten dazugehörigen Ausgang anschließen?
nein, weil laut Datenblatt DIM+ nicht kleiner als DIM- sein soll?/darf?. 
DIM- muss dann auf GND und DIM+ auf den Ausgang, welchen darfst du dir 
aussuchen.

ist aber alles unnötig, ein einfacher NNos oder NPN + Widerstand ist 
ausreichend.

[R. B. (britzi)]

Danke!

Das Problem bei der Schaltung ohne zusätzliche 10V ist, dass ich somit 
laut Datenblatt nie den höchstmöglichen Lichtoutput erreiche, da die 
Eigenspannung der Vorschaltgeräte unter 10V liegt, die jedoch offiziell 
für 100% Lichtausbeute notwendig sind.
Insofern würde ich die externen 10V schon gerne anlegen.

Danke für die Erklärung zum HEF4104 und auch nochmal für den Hinweis mit 
den Massen.
Das Vorschalterät wird mit 240VAC eingespeist und die Masse zum Dimmen 
kommt über ein 12V Hutschienennetzteil.

Ich werden jetzt einfache einen HEF4104 nutzen.

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> Das Problem bei der Schaltung ohne zusätzliche 10V ist, dass ich somit
> laut Datenblatt nie den höchstmöglichen Lichtoutput erreiche, da die
> Eigenspannung der Vorschaltgeräte unter 10V liegt, die jedoch offiziell
> für 100% Lichtausbeute notwendig sind.

Das glaube ich nicht. Du interpretierst höchstwahrscheinlich einfach 
etwas falsch. Wie schon von vielen gesagt: ein einfacher 
Transistorschalter gegen Masse würde ausreichen, um alles zwischen 0% 
und 100% zu erreichen.

[K. S. (the_yrr)]

R. B. schrieb:
> Das Problem bei der Schaltung ohne zusätzliche 10V ist, dass ich somit
> laut Datenblatt nie den höchstmöglichen Lichtoutput erreiche, da die
> Eigenspannung der Vorschaltgeräte unter 10V liegt, die jedoch offiziell
> für 100% Lichtausbeute notwendig sind.
> Insofern würde ich die externen 10V schon gerne anlegen.
wo zur Hölle hast du das den Reininterpretiert?
das einzige was ich finden kann ist:

Min. dimming level is about 6% and the output current is not defined 
when 0%<Iout<6%
und halt dass VO- und DIM- nicht verbunden werden dürfen
du musst nur dafür sorgen dass dein einzelner Transistor mehr als 
100kOhm ausgeschaltet und weniger als 10k eingeschaltet hat, das schafft 
nun wirklich jeder. Außerdem sollte die Kapazität zwischen DIM+/- klein 
sein (bei 100pF hast du 10µs rise time), wenn du nicht mehrere 10m 
verdrillte Litze nimmst erreichst du das nie, vor allem bei maximal 3kHz 
ist das absolut vernachlässigbar.

Theoretisch solltest du da auch nen Mikro anschließen und reinbrüllen 
können, da wird sehr wahrscheinlich eine Tiefpass drin sitzten (hinter 
DIm+/-), der aus der PWM wieder eine schöne Gleichspannung macht, und 
präzise sind die Netzteile sowieso nicht. mach dir also keinen Stress, 
perfekt wirds auf Anhieb selten, und viel falsch machen kann man kaum 
hier.


R. B. schrieb:
> Das Vorschalterät wird mit 240VAC eingespeist und die Masse zum Dimmen
> kommt über ein 12V Hutschienennetzteil.
das sollte dann passen, da sehe ich kein Problem

[R. B. (britzi)]

Also wirklich vielen vielen Dank für eure Geduld mit mir! :-)

Aus den Vorschaltgeräten kommt eine Spannung, die bei jedem Gerät etwas 
unterschiedlich ist, mal 9,4 V, mal etwas mehr.
Nach der Tabelle hier, auf die dich erst kürzlich aufmerksam geworden 
bin (Seite 3 unten), wäre bei einer PWM-Spannung von 9,4V eine 
Helligkeit von ca. 94% erreicht und bei 10V eben 99,34%:
http://www.meanwell.eu/webapp/product/search.aspx?prod=NPF-90D&pdf=TlBGLTkwRC01NC1ycHQucGRm&a=2
Das es eine Serienstreuung gibt, ist mir bewusst.

Ich interpretiere es so, dass ich per Mosfet zwischen DIM+ und DIM- nie 
100% erreichen kann, da dies doch anders ist, als der Strom, der durch 
einen 100k Widerstand fließt. Da hab ich immerhin keinen duty cycle, 
sondern das ist etwas konstantes.

@K.S.: Wie würde ich denn den Widerstand eines PWM-Signals errechnen?
Kann ich da einfach die 100 uA Stromverbrauch des Vorschaltgerätes 
annehmen und damit sowie der PWM-Effektivspannung den Widerstand 
errechnen?

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> Ich interpretiere es so, dass ich per Mosfet zwischen DIM+ und DIM- nie
> 100% erreichen kann, da dies doch anders ist, als der Strom, der durch
> einen 100k Widerstand fließt. Da hab ich immerhin keinen duty cycle,
> sondern das ist etwas konstantes.

du interpretierst falsch und hängst dich an völlig irrelevanten 
Nebensächlichkeiten auf: ein MOSFet, der dauerhaft (100% Duty Cycle) 
ausgeschaltet ist, ist ebenfalls etwas konstantes. Und er entspricht 
einem konstanten, sehr hochohmigen Widerstand - im wesentlichen der 
Spalte "Open" in der von dir betrachteten Tabelle. Damit erreichst du 
also laut Tabelle 100,48% des nominellen Stroms.

(Du musst halt einen passenden FET nehmen: keinen mit riesigem 
Leckstrom).

Und übrigens wirst du ohne Messgeräte keinen Unterschied zwischen 94,3% 
und 100% und 100,48% der Leuchtstärke wahrnehmen können.

[tja... (Gast)]

Scheine in der Zwischenzeit ordentlich was verpaßt zu haben...
habe aber grade nicht die Zeit, alles durchzulesen. Ich mache
also (eiskalt) dort weiter, wo ich aufgehoert hatte:

Du moechtest nicht den Inverter verwenden, weil Du so die 10V
nicht verwenden kannst? Das kann man aendern. Statt Inverter
ginge auch folgendes Bauteil, das dessen Job mit uebernaehme,
und noch dazu den Pegelwandler auf 10V spielte:

https://www.mouser.de/datasheet/2/427/si1553cdl-260465.pdf

Gates beide an fertig beschalteten (HighSide) µC-Ausgang.

(Mitsamt PullDown entsteht Gegentakt-Signal (Source+Sink).
Wenn Du willst, dazwischen auch noch der o.g. Inverter...
solltest Du davor noch einmal invertieren wollen.  :)

Diese N-Ch/P-Ch Kombination ist Low Logic Level, schaltet ab
2,5V sauber durch. Die Gates vertragen +/- 12V, Vdsmax 20V.

Das heißt, damit geht folgendes:

Der P-Ch nach oben, der N-Ch nach unten - Source(P-Ch) also
an Deine 10V Versorgung, Source(N-Ch) an GND. Beide Drains
verbunden, dieser Punkt ist Dein Signalausgang.

V(GS) des N-Ch sind ausreichende 3,3V bei High-Signal, und
V(GS) des P-Ch bei Low-Signal ueberschreitet nicht 10V.

(Die 10V bitte ganz nahe dran mit einigen nF abblocken, und
ich wuerde wohl sogar eine 10V Z-Diode danebenpacken, damit
nicht die kleinste Gefahr fuer das Gate des P-Ch bestuende.)


Waere das etwas - oder nichts? Mußte ganz schoen suchen...

[R. B. (britzi)]

Ich glaube jetzt stehen in diesem Thread echt viele diverse 
Möglichkeiten. :-)

Das man mit dem Auge eher keinen Unterschied zwischen 99,1% und 100,4% 
oder so erkennt, ist mir bewusst.
Ich habe zwar keine Ulbrichtkugel, doch immerhin ein Dunkellabor und ein 
Gerät zum Messen des Photonenstroms. Ich möchte die Lampen an 
charakteristischen Punkten messen und dafür sollte eben der tatsächliche 
Outputwert definiert sein.

Ich werde wohl die Möglichkeit mit dem HEF4104, als auch mit dem 
schicken Si1553CDL testen.

Für letzteren habe ich einfach die oben falsch gezeichnete Simulation 
nochmal geändert, es stehen zwar andere Mosfets im Schaltplan, doch der 
Plan ansich sollte ja derselbe sein.

So ist der Schaltplan richtig, oder?
Wofür genau ist die Zehnerdiode da?

Vielen Dank nochmals an alle für die Mühe!

[Εrnst B. (ernst)]

R. B. schrieb:
> Ich möchte die Lampen an
> charakteristischen Punkten messen und dafür sollte eben der tatsächliche
> Outputwert definiert sein.

Das von dir verlinkte Meanwell-Datenblatt hast du aber angeschaut, vor 
allem die Hinweise auf "typisch", und die beispielhaften Messwerte?

Ich vermute, dass der Dimm-Eingang bei den Geräten stark von der 
internen Versorgung abhängt, wenn das Netzteil intern 9.4 V hat, dann 
ist eben bei 9.4V 100%, wenn es 10.5V hat, dann kriegst du mit 
erzwungenen 10.0V am Eingang keine 100% hin.

Ihre Messwerte untermauern das.
Ich würde stark davon ausgehen, dass du mit einer 50% Open-Collektor PWM 
auch auf 50% (bzw 50.24%, die Hälfte von 100.48%)) Ausgangsleistung 
kommst, während eine 50% Push-Pull 10V PWM eben nur auf 49.1% kommt.
Das ist gilt aber nur bei dem einen Exemplar, das die für ihr 
Datenblattt vermessen haben, ich vermute da haben die eine recht große 
Serienstreuung.

[R. B. (britzi)]

Danke, das ist ein guter Hinweis!

Ich befürche eben, dass bei einer einfachen PWM nur mit einem Mosfet 
ohne externe 10V ich Schwankungen bei den 100% hätte.
Hier ist die Ausgangsleistung undefiniert und das hört sich für mich so 
an, als könnte es bei derselben Lampe ohne definiertes Signal (= Mosfet 
zwischen DIM+ und DIM- voll aus) eben mal 98%, mal 101% und so weiter 
sein.

Bei Push-Pull habe ich zumindest ein gleiches Signal und kann die Lampen 
getrennt auf ein gleiches Signal einmessen.

Das Ziel ist hinterher für jede Lampe eine eigene Dimmkurve aufzunehmen 
um Lampen mit nahezu gleichem Output bei verschiedenen Dimmkurven 
betreiben zu können.

Später wird jede Lampe dann auch individuell gedimmt.

Dass ich weiterhin Ungenauigkeiten habe und dass sich die LEDs mit der 
Zeit verändern, weiß ich.

[Achim S. (Gast)]

R. B. schrieb:
> So ist der Schaltplan richtig, oder?

Nein: weniger und andere Fehler als zuvor, aber immer noch genug, um 
deine Schaltung bei der ersten Inbetriebnahme abrauchen zu lassen.  Du 
kannst den Ansatz gerne weiter verfolgen, ich von meiner Seite werde ihn 
aber nicht mehr weiter diskutieren.

R. B. schrieb:
> Ich möchte die Lampen an
> charakteristischen Punkten messen und dafür sollte eben der tatsächliche
> Outputwert definiert sein.

Mit einem einfachen FET gegen Masse, der mit 100% Duty Cycle gesteuert 
wird, ist der Outputwert definiert., (Genau so gut definiert wie mit 
fixen 10V am DIM+)

R. B. schrieb:
> Ich befürche eben, dass bei einer einfachen PWM nur mit einem Mosfet
> ohne externe 10V ich Schwankungen bei den 100% hätte.

Du Befürchtung ist falsch. Aber wenn du es nicht glauben magst, obwohl 
es dir im Verlauf des Threads schon (gefühlt) dutzende male gesagt 
wurde, kann ich dir wohl leider auch nicht mehr weiter helfen. Deshalb 
verabschiede ich mich hiermit aus der gesamten Diskussion.

[R. B. (britzi)]

Achim S. schrieb:
> Mit einem einfachen FET gegen Masse, der mit 100% Duty Cycle gesteuert
> wird, ist der Outputwert definiert., (Genau so gut definiert wie mit
> fixen 10V am DIM+)
>

Richtig, jedoch entsprechen 100% Duty Cycle gegen Masse 0% Duty Cycle 
gegen die positive Spannung.
Und bei 0% Duty Cycle gegen Masse (= max. Helligkeit) ist es so, als 
würde ich den Eingang offen lassen und damit laut Datenblatt nicht 
definiert.

Schade, dass du dich aus der Diskusson verabschiedest und mir die Fehler 
an der Schaltung nicht nennst.
Dennoch ein großes Danke für den Support! :-)