Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik zum x ten mal 3.3V LL MOSFET


von FruityJuice (Gast)


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Hallo,

ich habe vor mir eine kleine Platine anfertigen zu lassen die modular 
aufbaubar ist und die Komponenten austauschbar sind zumindest großteils.
Manche der Komponenten werden später auch einfach nur aufgesteckt werden 
können nur mit der Auswahl kommen auch immer mehr Ideen.

Erstmal zu meinem Vorhaben damit ihr euch ein kleines Bild davon machen 
könnt was evtl gefordert ist.
Ich möchte mir eine dimmbare Aquariumleuchte mit Zeitschaltfunktion 
bauen die ich später um Funktionen erweitern will wie z.b. CO2 Anlage 
aus/einschalten das dann aber via Relaisboards.

Hauptkomponente soll ein ESP8266 vllt. später mal ein ESP32 sein.
Die Arbeitsspannung für die LED Versorgung möchte ich gerne so auf 
max.60V auslegen damit man genug Spielraum für Veränderungen hat.
Der max Verbrauch für den Hauptkanal "Weiss" wird in meinem Projekt max 
70 Watt verbraten die ich aber erst mal ungern auslasten möchte aber 
vllt in ferner Zukunft.

Ich habe mich somit die letzten Tage immer wieder damit auseinander 
gesetzt wie man die Ansteuerung am Sinnvollsten auslegen kann und genau 
hier stoße ich ein wenig an die grenzen durch die vielen Möglichkeiten 
wie man das ganze Umsetzen kann und was am Sinnvollsten ist.

Meine Idee war es einen der gängigen Low-Level-MOSFETs zu nehmen.
Die aber dann über einen optokoppler, Low-Level-Shifter oder den ESP8266 
direkt zu schalten.
Die Optokoppler fand ich irgendwie am schönsten somit hätte ich 
zumindest mal eine Galvanische Trennung wo ich mich frage ist diese 
unbedingt Notwenig. Von den LOW-Level-Shifter habe ich diverse fertige 
Boards bzw Module gefunden die laut Datenblatt auch für PWM geeignet 
sind und auch als Gate Treiber agieren können (Glaube da waren BSS138? 
drauf)- Vorteil ich könnte die als 8-Kanal Variante nehmen und dann auch 
Sensoren der Arduino Gruppe nehmen die z.b nur 5V können.
Die MOSFETs unter Dauerbetrieb direkt an den ESP zu hängen sei wohl 
möglich wird aber hin und wieder davon abgeraten andere sagen kein 
Problem.

Meine Spannungen die ich zur Verfügung habe sollen später 5v, 12V und xV 
sein. x steht jetzt mal für Variabel bis 60V

Somit hätte ich jetzt zumindest mal je nach Bauart sichere 5V um einen 
MOSFET sicher zu schalten. Alle MOSFETs sollen kühler erhalten sicher 
ist sicher. Bauform möchte ich gerne bei TO220 landen.

Als PWM Frequenz habe ich mir so 200-500Hz vorgestellt glaube da sollte 
ich ein einer guten Range sein sollte ich falsch liegen einfach sagen.

Viel Text und noch keine feste Frage, was haltet ihr für Sinnvoll oder 
wozu würdet ihr mir raten? -Bauteile -Komponenten ?

von MaWin (Gast)


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FruityJuice schrieb:
> Viel Text und noch keine feste Frage

Tja.

Wozu ein 3.3V MOSFET wenn man nach dem Optokoppler doch eher 60V zur 
Verfügung hat ?

Und warum TO220 wenn man 70W (1A bei 60V) schalten will wofür ein SOT23 
ausreicht.

Interessanter ist die Frage, ob man nicht eher kurzschlussicher schalten 
will, oder Konstantstromquelle, oder die 60V aus 12V machen will.

Fische könnten 500Hz als übles Geflimmer ansehen, besser den PWM LED 
Strom mit einer Drosselspule glätten.

FruityJuice schrieb:
> Hauptkomponente soll ein ESP8266 vllt. später mal ein ESP32 sein.

Blödsinn. Vorher überlegen, nicht mehr wechseln.

FruityJuice schrieb:
> wo ich mich frage ist diese unbedingt Notwenig.

Wohl nicht  denn deine 60V sind sowieso schon von den 230V~ galvanisch 
getrennt. Dennoch wurde ich bei 12V bleiben. Dann reicht ein simpler 
Linearregler für den ESP. Und man kann die LEDs entweder über smart high 
side switches oder constant current sinks steuern. Wichtiger ist wohl 
die Frage der Kühlung der LED und die kondenswassersichere Montage. Und 
fail save: was passiert wenn eine LED doch kaputt geht, fälllt dann 
gleich die ganze Farbe aus oder wird es nur ein bisschen dunkler.

von Stefan F. (Gast)


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Ich rate dringend davon ab, 70W mittels PWM zu dimmen. Damit baust du 
nebenbei einen leistungsstarken Radiosender auf, der Störungen 
verursacht.

Benutze LED Netzteile, die mit PWM Signal dimmbar sind. Daran kannst du 
den Mikrocontroller direkt anschließen. Diese Netzteile liefern eine 
gefilterte Gleichspannung, ohne zu stören.

von Weasel P. (philipp_s576)


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My two cents:

Bei der Frequenz kannst du dich schonmal auf ein nettes Nebengeräusch 
einstellen.
Und du solltest unbedingt auf 12V gehen. Such dir einen ordentlichen 
LeistungsFet mit Treiber. Alles was darunter Leistung schalten soll ist 
imho Murks.

von Pete K. (pete77)


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Wie wäre es mit:
- 12V LED Band 5050 (z.B. 5m)
- WiFi Controller für das LED Band
- GoSund Sp1 WiFi Steckdose, geflashed auf Tasmota (Amazon o.ä.)

von Stromberg B. (Gast)


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FruityJuice schrieb:
> Bauform möchte ich gerne bei TO220 landen.

Zum x ten mal: IRF3708

von FruityJuice (Gast)


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MaWin schrieb:
> FruityJuice schrieb:
>> Viel Text und noch keine feste Frage
>
> Tja.
>
> Wozu ein 3.3V MOSFET wenn man nach dem Optokoppler doch eher 60V zur
> Verfügung hat ?
>

Die Spannung ist meine reine Gedachte Versorgungsspannung um Variabel 
LEDs betreiben zu können damit ich flexibel bin wenn ich mal umsteige 
auf eine höhere Spannung meine aktuelle genutzte LED Versorgungsspannung 
liegt bei 12V da ich definitiv eine ausreichende 5V Versorgung habe 
womit ich meinen Controller ansteuere und flexibel bleiben möchte ist 
der Ansatz in meinen Gedanken besser. korrigiert mich wenn ich falsch 
bin

> Und warum TO220 wenn man 70W (1A bei 60V) schalten will wofür ein SOT23
> ausreicht.

Dieser kann nicht große Leistungen Schalten z.b bei 12V wie es aktuell 
der Fall ist des weiteren wollte ich es Modular und einfach Reparierbar 
aufbauen was bei SOT23 nicht so einfach möglich ist jedoch aber bei 
TO220.

>
> Interessanter ist die Frage, ob man nicht eher kurzschlußsicher schalten
> will, oder Konstantstromquelle, oder die 60V aus 12V machen will.
>

Ich möchte in dem Fall eigentlich Sicher schalten können wenn das die 
frage beantwortet..... Die benutze LED ist eine COB 12V 70W

> Fische könnten 500Hz als übles Geflimmer ansehen, besser den PWM LED
> Strom mit einer Drosselspule glätten.
>

Glättet man nicht eher mit einem größeren Kondensator? Das war mein 
eigentliches Vorhaben

> FruityJuice schrieb:
>> Hauptkomponente soll ein ESP8266 vllt. später mal ein ESP32 sein.
>
> Blödsinn. Vorher überlegen, nicht mehr wechseln.
>

Alles klar dann 8266

> FruityJuice schrieb:
>> wo ich mich frage ist diese unbedingt Notwendig.
>
> Wohl nicht  denn deine 60V sind sowieso schon von den 230V~ galvanisch
> getrennt. Dennoch wurde ich bei 12V bleiben. Dann reicht ein simpler
> Linearregler für den ESP. Und man kann die LEDs entweder über smart high
> side switches oder constant current sinks steuern. Wichtiger ist wohl
> die Frage der Kühlung der LED und die kondenswassersichere Montage. Und
> fail save: was passiert wenn eine LED doch kaputt geht, fällt dann
> gleich die ganze Farbe aus oder wird es nur ein bisschen dunkler.

Die LED ist bei mir kondensatsicher verbaut und hat ihr eigenes Gehäuse 
mit Wärmeableitung via großem Alublech und zur Not Lüfter falls es zu 
warm werden sollte was aber nicht der Fall sein wird da ich die LEDs 
nicht bei Volllast betreiben möchte da ich somit einen höheren 
Wirkungsgrad erreiche.
Ganz ehrlich wenn LED Kaputt dann Fische drei Tage schlafen und ich 
bestell ne neue :-D

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich rate dringend davon ab, 70W mittels PWM zu dimmen. Damit baust
> du
> nebenbei einen leistungsstarken Radiosender auf, der Störungen
> verursacht.
>
Okay wie machen das dann die Großen Hersteller? Habe schon die ein oder 
andere High Power Flutlichtledlampe offen gehabt und das sah nicht nach 
großer Filterung aus trotz TÜV Rheinland Siegel und wie sie alle 
heißen?!

> Benutze LED Netzteile, die mit PWM Signal dimmbar sind. Daran kannst du
> den Mikrocontroller direkt anschließen. Diese Netzteile liefern eine
> gefilterte Gleichspannung, ohne zu stören.

Die meisten LED Netzteile die ich bis jetzt gefunden habe regeln 
entweder 0-10V oder mit ner Regelspannung von 10V PWM Signal also muss 
ich ja trotzdem wieder von 3,3V hoch auf 10V......

Weasel P. schrieb:
> My two cents:
>
> Bei der Frequenz kannst du dich schon mal auf ein nettes Nebengeräusch
> einstellen.

Also da muss ich doch mal fragen wieso ich habe theoretisch keine 
Bausteine  oder Module in meiner Planung wo was "Schwingen/vibrieren 
könnte.... okay gut auf der einen Seite wird gesagt schalte LEDs mit 
Arduino PWM Frequenz das reicht vollkommen und es gibt keine 
Störgeräusche das wären 490HZ. Denn es wurde schon in anderen Threads 
abgeraten LEDs mit 10, 20 oder mehr kHz zu schalten da man dann wirklich 
fiepen und Störgeräusche hat. Kenne ich zumindest von meiner alten 
Taschenlampe ca 11kHz PWM......

> Und du solltest unbedingt auf 12V gehen. Such dir einen ordentlichen
> LeistungsFet mit Treiber. Alles was darunter Leistung schalten soll ist
> imho Murks.

12V Grundversorgung ist aktuell vorhanden wobei wenn ich dann wechseln 
würde auf ne andere LED Spannung Wechsel die nicht mehr Vorhanden sind. 
Und die 5V schiene wird immer Vorhanden sein deswegen wollte ich in 
Richtung Low-Level-FET gehen......

Pete K. schrieb:
> Wie wäre es mit:
> - 12V LED Band 5050 (z.B. 5m)

Damit habe ich leider keine guten Erfahrungen gemacht.

> - WiFi Controller für das LED Band

Nein ich möchte gerne mehr Möglichkeiten haben zu erweitern.
Und die meisten Controller sei es Aquarium Licht Controller oder 
Aqua-Computer sind einfach exorbitant teuer und lassen mich nicht soweit 
ins System rein das es so wird wie ich es mir Vorstelle.
mal Ganz kurz am Rande:
-Automatisch Licht an und aus per Zeitschaltuhr oder via 
Sonnenauf/Untergangssystem natürlich gedimmt.
-in ferner Zukunft vllt noch eine Mondlichtschaltung hinten dran.
-Dafür gibt es für den ESP mittlerweile mehr als genug Code den man 
nutzen kann.

> - GoSund Sp1 WiFi Steckdose, geflashed auf Tasmota (Amazon o.ä.)

Tasmota habe ich mir mal angeschaut damit komme ich absolut nicht klar 
die Konfigurationsoberfläche lässt das soweit nicht zu ohne es mit einem 
Broker oder so zu verbinden. Oder man muss den Code für Tasmota Regeln 
schreiben können. Dann ist noch die frage wie gut Tasmota als Single 
Device selbstständig arbeiten kann.........

Stromberg B. schrieb:
> FruityJuice schrieb:
>> Bauform möchte ich gerne bei TO220 landen.
>
> Zum x ten mal: IRF3708

Damit wäre ich schon mal bei den 30 von Variablen 60V aber ich mache mir 
diesbezüglich nochmal Gedanken. Wie gesagt ich wollte es ziemlich 
modular aufbauen.
Als Beispiel: Kleines Aquarium 1COB mittleres 2COBs großes 3COBs usw
somit könnte ich einfach nur die COBs hintereinander schließen und wäre 
somit einfacher unterwegs 12-24-36-48V
So mein Hintergrundgedanke

Hoffe ich kann euch damit bessere Antworten liefern um mein Vorhaben das 
ich umsetzen möchte zu verstehen.

Ich danke aber schon mal für die vielen Antworten und hoffe auf weiteres 
freudiges Kommunizieren

von Stefan F. (Gast)


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FruityJuice schrieb:
> Glättet man nicht eher mit einem größeren Kondensator? Das war mein
> eigentliches Vorhaben

Nein, weil der Kondensator bei jedem Impuls unendlich viel Ladestrom 
aufnehmen würde -> Kurzschluss. Das kann nur mit einem Widerstand gehen, 
dann hast du effektiv einen R/C Filter. Aber am Widerstand fällt 
signifikant Verlustleistung ab.

Nimmst du hingegen einen L/C Filter, hast du weniger Verluste. Das ist 
dann aber letztendlich so aufwändig und teuer, wie gleich ein LED 
Netzteil mit PWM Dimm-Eingang zu verwenden. Deswegen hatte ich das 
empfohlen.

> Okay wie machen das dann die Großen Hersteller?

Auch die kleinen. Sie betreiben LEDs mit einem konstanten Strom. 
Schaltnetzteile die konstanten Strom liefern sind sogar etwas einfacher 
aufgebaut, als Schaltnetzteile für konstante Spannung.

> Die meisten LED Netzteile die ich bis jetzt gefunden habe regeln
> entweder 0-10V oder mit ner Regelspannung von 10V PWM Signal
> also muss ich ja trotzdem wieder von 3,3V hoch auf 10V

Die meisten dieser Netzteile enthalten intern an ihrem PWM Eingang einen 
Pull-Up Widerstand, so dass man sie ganz simpel mit einem NPN Transistor 
oder einem Optokoppler ansteuern kann.

Übrigens erzeugt der ESP8266 alle PWM Signale mittels Software, welche 
zu unregelmäßigen Zeiten vom Betriebssystem unterbrochen wird. Die Folge 
davon ist, dass das Licht periodisch flackert.

Deswegen solltest du zur Erzeugung des PWM lieber ein eigenes 
unabhängiges IC verwenden. Der PCA9685 ist dazu beliebt, gibt es billig 
als Modul bei Amazon. Er hat 16 Kanäle mit 12 Bit PWM. die Schnittstelle 
zum ES8266 hin ist I²C.

Ich habe eine sehr umfangreiche Info-Sammlung zum ESP8266: 
http://stefanfrings.de/esp8266/index.html

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