Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTspice-Modell für MOSFET IRLL024N


von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Hallo,

ich würde gerne eine Schaltung simulieren, bevor ich die Teile dafür 
beschaffe und sie aufbaue. Der MOSFET, der darin vorkommt, ist ein 
IRLL024N.

Datenblatt: 
https://www.infineon.com/dgdl/irll024npbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535664451725d3

Leider finde ich den in LTspice nicht. Stattdessen gibt es hundert oder 
so andere Modelle, zu denen jeweils hundert oder so Parameter angegeben 
sind, allerdings ziemlich chaotisch. Was die bedeuten weiß ich nicht*, 
es scheint aber die Definition zu sein, mit der die Simulation läuft. 
Also bräuchte ich wohl genau diese Parameter für den IRLL024N.

Wie mache ich das jetzt? Wenn ich einen ähnlichen Typ finden will, 
müsste ich ja die Ähnlichkeit dieser Parameter bestimmen können. Dafür 
müsste ich sie verstehen und mit dem o.g. Datenblatt abgleichen. Oder 
gibt es solche Modelle irgendwo zum Download? Oder hat vielleicht schon 
jemand eins dafür? Das Web hilft mir nach etlichen Versuchen nicht 
weiter, eine offensichtliche Lösung scheint es nicht zu geben.

*) Ich habe zwischendurch mindestens zwei Quellen gefunden (und wieder 
verworfen), die diese Parameter erklären wollen, allerdings enthalten 
sie nicht alle vorkommenden Parameternamen und sind teilweise 
unverständlich formuliert.

von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

Und eine Email an Infineon hast du auch geschrieben?

von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

Bei Mouser kostet der Transistor 70 Cent. Warum bestellst du den nicht 
einfach und probierst es aus?

von Karatona (Gast)


Lesenswert?

Wühlhase schrieb:
> Bei Mouser kostet der Transistor 70 Cent. Warum bestellst du den
> nicht
> einfach und probierst es aus?

das ist aber unprofessionell

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Bei Mouser kostet der Versand 20 €, wenn man nicht für 50 € bestellt. 
Alles netto, versteht sich. Aber zum Glück hab ich den schon da. 
Allerdings geht es mir darum, das in LTspice zu simulieren. Ich will 
dort nämlich noch mehr dranbauen, das ich erst noch auswählen und dann 
bestellen muss. Und um das vergleichen zu können, wäre es hilfreich, 
wenn LTspice das möglichst genau rechnen kann.

Ja, E-Mail an Infineon ist jetzt auch raus.

von Carlo (Gast)


Lesenswert?

https://www.digikey.de/product-detail/en/infineon-technologies/IRLL024NTRPBF/IRLL024NPBFTR-ND/812660
auch nicht, sonst haben sie fast immer das Modell mit dabei
https://www.digikey.de/product-detail/en/infineon-technologies/IRLI2910PBF/IRLI2910PBF-ND/812299
... mal nachfragen ...
hilft bestimmt, unterstützen immer wenn es geht :-)

von Helge (Gast)


Lesenswert?


von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

Karatona schrieb:
> Wühlhase schrieb:
>> Bei Mouser kostet der Transistor 70 Cent. Warum bestellst du den
>> nicht
>> einfach und probierst es aus?
>
> das ist aber unprofessionell

Unprofessionell ist, auf ein Programm wie LTSpice oder gar ein 
bestimmtes Simulationsmodell zwingend angewiesen zu sein, bevor man 
einen Transistor kaufen kann. Nichts gegen LTSpice.
Es mag zwar Fälle geben wo das tatsächlich geboten ist, aber so 
schwierig wird seine Schaltung aller Wahrscheinlichkeit nach nicht sein. 
Und selbst dann gäbe es immernoch die Möglichkeit, ein Modell eines 
hinreichend ähnlichen Transistors zu verwenden.


Yves G. schrieb:
> Bei Mouser kostet der Versand 20 €, wenn man nicht für 50 € bestellt.
> Alles netto, versteht sich.

Und was hat dich die Zeit gekostet, die du bisher in lange Recherche, 
Ersatzmodellsuche und Rückwärtsentwicklungsversuche gesteckt hast? 
Zuzüglich der Zeit, in der du diesen Thread eröffnet hast und am Ende 
doch noch auf die Idee gekommen bist, einfach mal beim Hersteller des 
Transistors zu fragen?

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Helge schrieb:
> Der hier dürfte ähnlich sein
> 
https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/12v-300v-n-channel-power-mosfet/irll024z/#!simulation

Es gibt schon ein paar Unterschiede, aber die kann man leicht anpassen.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Wühlhase schrieb:
> Unprofessionell ist, auf ein Programm wie LTSpice oder gar ein
> bestimmtes Simulationsmodell zwingend angewiesen zu sein, bevor man
> einen Transistor kaufen kann. Nichts gegen LTSpice.
> Es mag zwar Fälle geben wo das tatsächlich geboten ist, aber so
> schwierig wird seine Schaltung aller Wahrscheinlichkeit nach nicht sein.
> Und selbst dann gäbe es immernoch die Möglichkeit, ein Modell eines
> hinreichend ähnlichen Transistors zu verwenden.

Wenn ich einfach mal wahllos irgendwelche MOSFETs in meiner Simulation 
auswähle, kommen da höchst unterschiedliche Ergebnisse raus. Zwischen 
ziemlich gut und völlig funktionslos kommt alles vor. Die Unterschiede 
scheinen also eklatant zu sein. Auch Modelle, die ich für ähnlich halte, 
zeigen sehr große Unterschiede. Meine Schaltung ist nicht kompliziert, 
ich schalte mit einem Mikrocontroller und einfachen 
Zwei-Tansistor-Treiber einen MOSFET, der einen LED-Streifen schaltet. 
Insgesamt 6 Bauteile.

Dabei kann man scheinbar sehr viele Dinge falsch machen, wie ich bislang 
gelernt habe. Die Gate-Spannung aus dem µC reicht oft nicht aus. Und der 
Ladestrom auch nicht. Und für ordentliche Dim-Leistungen braucht man 
kurze Schaltzeiten, die man oft nicht bekommt. Für MOSFET und ggf. 
Treiber-Transistoren. Und jetzt versuche ich gerade herauszufinden, wie 
sich die Induktivität der Zuleitung und des LED-Streifens auswirken. Ein 
vermeintlich gut geeigneter und gut verfügbarer MOSFET könnte diese 
Bedingungen etvl. nicht aushalten. Dafür suche ich jetzt mögliche 
Alternativen.

Ich verwende dafür LTspice, da es trotz aller Unannehmlichkeiten die 
effektivste mir bekannte Möglichkeit ist, das Verhalten einer Schaltung 
mit bestimmten Bauteilen auszuprobieren, ohne hunderte Euro für einzelne 
Bestellungen von bestimmten Bauteilen auszugeben, Monate lang auf den 
Versand zu warten und tagelang alles aufzubauen und mit dem Oszi 
auszumessen.

So, nun kann ich natürlich einen ähnlichen MOSFET in meiner Schaltung 
auswählen, das ist mir schon klar. Also nochmal zurück zu meinem ersten 
Beitrag oben: Ich weiß nicht, wie ich die Ähnlichkeit zwischen zwei 
Modellen bestimme, von denen eins nur als Datenblatt existiert.

> Und was hat dich die Zeit gekostet, die du bisher in lange Recherche,
> Ersatzmodellsuche und Rückwärtsentwicklungsversuche gesteckt hast?

Kein Geld. Aber mit den paar Stunden Aufwand versuche ich die oben 
genannten Monate Verzögerung (und nochmal Stunden Aufwand) zu vermeiden.

Ich bedanke mich hier schonmal für die vereinzelten hilfreichen 
Antworten. Leider sind die zwischen den regelmäßigen Kommentaren der Art 
„so kompliziert kann doch die Schaltung gar nicht sein“ etwas versteckt. 
Mag sein, dass ich mich ohne E-Technikstudium nicht in der Nähe der 
physikalischen Grenzen aufhalten sollte. Aber wenn ich beim Versuch, ein 
Verständnis dafür zu entwickeln, letztlich auf ebendieses Studium 
verwiesen oder gleich abgewiesen werde, hilft mir ein Forum nicht 
weiter.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Yves G. (ygoe)

>> Und selbst dann gäbe es immernoch die Möglichkeit, ein Modell eines
>> hinreichend ähnlichen Transistors zu verwenden.

>Wenn ich einfach mal wahllos irgendwelche MOSFETs in meiner
>auswähle, kommen da höchst unterschiedliche Ergebnisse raus. Zwischen

Du sollst auch nicht irgendeinen Mosfet nehmen, sondern einen 
hinreichend ähnlichen.

>ziemlich gut und völlig funktionslos kommt alles vor. Die Unterschiede
>scheinen also eklatant zu sein. Auch Modelle, die ich für ähnlich halte,
>zeigen sehr große Unterschiede. Meine Schaltung ist nicht kompliziert,
>ich schalte mit einem Mikrocontroller und einfachen
>Zwei-Tansistor-Treiber einen MOSFET, der einen LED-Streifen schaltet.
>Insgesamt 6 Bauteile.

Na dann zeige doch mal Deine Schaltung. Eine Schaltung, die nur ein- und 
ausschalten soll, kann ja kaum von einem ganz konkreten Transistortypen 
abhängig sein. Denn wenn dem so wäre, dann würde schon jede 
Parameterstreuung sich fatal auf die Funktion auswirken.
Ich vermute hier eher ein sehr schlechtes Schaltungsdesign, basierend 
auf falscher Betriebsweise der Transistoren, wie man es hier im Forum 
sehr oft zu sehen bekommt.

>Ein
>vermeintlich gut geeigneter und gut verfügbarer MOSFET könnte diese
>Bedingungen etvl. nicht aushalten. Dafür suche ich jetzt mögliche
>Alternativen.

Das wird Dir die Simulation aber evtl. auch nicht ohne weiteres sagen 
können, ob ein Bauteil die Strapazen aushält.

>mit bestimmten Bauteilen auszuprobieren, ohne hunderte Euro für einzelne

Bei 6 Bauteilen hunderte Euro?

>Bestellungen von bestimmten Bauteilen auszugeben, Monate lang auf den

Man muß nicht alles in China bestellen.

>Versand zu warten und tagelang alles aufzubauen und mit dem Oszi
>auszumessen.

>Beitrag oben: Ich weiß nicht, wie ich die Ähnlichkeit zwischen zwei
>Modellen bestimme, von denen eins nur als Datenblatt existiert.

Man vergleicht nicht die Modelle miteinander, sondern die Datenblätter.
Zumal die Modelle mehr oder weniger unvollständig, und teilweise falsch 
sind. Und diese Modelle haben idR. Schwierigkeiten, das Ableben des 
Bauteils wegen Überschreiten von Grenzwerten zu simulieren.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Wenn ich einfach mal wahllos irgendwelche MOSFETs in meiner Simulation
> auswähle, kommen da höchst unterschiedliche Ergebnisse raus. Zwischen
> ziemlich gut und völlig funktionslos kommt alles vor.

Auch das passende Spice-Modell bildet nur ein typisches Exemplar ab. 
Falls deine Schaltung bereits auf Exemplarstreuungen empfindlich 
reagiert, siehst du die auch mit dem "richtigen" Modell nicht.

Du könntest deine ASC-Datei hochladen und verraten, was dein 
eigentliches Problem ist.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Du könntest deine ASC-Datei hochladen und verraten, was dein
>eigentliches Problem ist.

Eher erstmal ein png-Bild der Schaltung. Nicht jeder kann/will mit 
LTSpice hantieren.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Eher erstmal ein png-Bild der Schaltung. Nicht jeder kann/will mit
> LTSpice hantieren.

Besser beides.
Nicht jeder, der LTSpice auf dem Rechner hat, möchte die Schaltung erst 
mühsam von Null an nachbauen müssen, um evtl. helfen zu können.

von Yves G. (ygoe)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier ist die aktuelle Schaltung, die ich geplant habe.

Ganz links VDD ist die allgemeine Spannungsversorgung, die aus einem 
Spannungsregler aus den 24 V erzeugt wird. Damit wird der µC versorgt. 
Das soll mal ein ESP32 werden, aktuell teste ich noch mit ATtiny1614.

Die Spannungsquelle GPIO stellt einen PWM-Ausgang des µC dar. Hier ist 
der kürzestmögliche Impuls von 50 ns eingestellt. Ideal wäre, wenn hier 
die LEDs bereits an und wieder ausgehen könnten. Spätestens ab 100 ns 
erwarte ich das aber. Das hier gezeigte Setup läuft bereits mit 50 ns 
gut.

Am GPIO hängt der „Billig-MOSFET-Treiber“ in Form eines npn- und 
pnp-Transistors, wie er hier im Forum mal irgendwann als erfolgreich 
beschrieben wurde. Tatsächlich zeigt die Simulation mit diesem Treiber 
deutlich besseres Verhalten als ohne, da der GPIO-Strom begrenzt sein 
muss.

Der MOSFET in der Mitte schaltet dann den LED-Streifen, der rechts 
beispielhaft und zu kurz (0,8 m statt max. 5 m) dargestellt ist. Zuerst 
hatte ich da nur einen kleinen Widerstand, aber der verhält sich 
komplett anders als die Dioden und mein bereits bestehender Testaufbau.

Dazwischen ist mein Versuch, eine LED-Zuleitung von wenigen (1–2) Metern 
Länge darzustellen. Wie lang diese Leitung später werden darf, weiß ich 
noch nicht. Die Daten stammen einigermaßen übereinstimmend aus 
verschiedenen Online-Rechnern. Die genaue Anordnung von L und C hat 
große Auswirkungen, wird aber überall sehr uneinheitlich beschrieben.

Da die Spannung V_DS am MOSFET beim Abschalten teilweise stark über die 
durchschnittliche Spannung steigt und schwingt, ist die Z-Diode D1 ein 
Versuch, das zu unterbinden. Ohne die könnte V_DS den zulässigen 
Höchstwert übersteigen. Deren genaue Auslegung ist noch offen.

MOSFET und beide Transistoren gibt's bei Reichelt für zusammen 0,28 €.

Das zweite Bild zeigt die Simulation mit ein paar Spannungen. Ich 
verstehe nicht, warum Vgate unter Null getrieben wird, laut Datenblatt 
soll das aber kein Problem sein.

So, meine Frage war nun, welchen MOSFET ich statt dem ausgewählten 
Modell verwenden könnte. Vielleicht wäre einer mit größerer max. V_DS 
besser, oder irgendwelchen Aussagen zu Avalanche (was hier wohl 
passiert; und wozu im Datenblatt des ausgewählten MOSFET überhaupt 
nichts steht).

EMV-Tests folgen später, das kann ich vermutlich nur am aufgebauten 
Gerät mit echten Leitungslängen prüfen und dafür habe ich auch noch kein 
Equipment.

Mit hunderten Euro und Monaten Wartezeit meinte ich oben die 
Einzelbestellungen aus USA. Die meisten Teile gibt's ja nur dort und das 
kostet und dauert eben auch. 90 % der Kosten gehen dann auf den Versand.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Einzelbestellungen aus USA. Die meisten Teile gibt's ja nur dort

Wage ich zu bezweifeln.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

So, nachdem mich das Forum ohne Vorwarnung meiner Bearbeitung beraubt 
hat, hier nochmal:

(...)
So, meine Frage war nun, welchen MOSFET ich statt dem derzeit 
ausgewählten
Modell IRLML6346 verwenden könnte. Vielleicht wäre einer mit größerer 
max. V_DS besser, oder irgendwelchen Aussagen zu Avalanche (was hier 
wohl
passiert; und wozu im Datenblatt des ausgewählten MOSFET überhaupt
nichts steht). Der IRLL024NPBF kommt in meinem bestehenden Testaufbau 
vor und ist zumindest schonmal schneller als der davor getestete 
IRLZ44NPBF (groß und mit Beinchen dran).
(...)

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

hinz schrieb:
> Yves G. schrieb:
>> Einzelbestellungen aus USA. Die meisten Teile gibt's ja nur dort
>
> Wage ich zu bezweifeln.

Na, das ist doch toll, wenn du alle Teile, die du gesucht hast, bei 
deutschen Anbietern für Privatkunden gefunden hast. Mir ging es da sehr 
oft leider anders. Außerdem kann man die Produktsuchen bei Reichelt und 
Pollin ja wohl vergessen. Pollin hat eh nur unsortierte Restposten und 
ab und zu findet man sogar was nützliches. Aber bei Reichelt verstehe 
ich echt nicht, warum die sich mit diesem Onlineshop noch raustrauen. Da 
herrscht das reinste Chaos. Voelkner/Conrad haben auch viele Sachen 
nicht. Bei Mouser kann man deutlich besser suchen und findet auch 
deutlich mehr. DigiKey scheint ähnlich zu sein (Angebot und 
Versandkosten).

Hier ein Auszug der Produkte, die ich nur bei Mouser gefunden habe:

* ATtiny1614
* THVD1410DR RS-485
* DS2401 1-Wire ID
* TI LM66100

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Ich hab mit deine Simulation mal angesehen. Einen µC mit 1ns Rise/Fall 
hätte ich gerne mal. Und zu glauben, dass man mit BC807/817 einen 
richtig schnellen Treiber realisieren kann...
Immerhin hast du einen für 2,5V Vgs spezifizierten MOSFET verwendet, das 
ist der IRLL024N nicht.

von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Mag sein, dass ich mich ohne E-Technikstudium nicht in der Nähe der
> physikalischen Grenzen aufhalten sollte. Aber wenn ich beim Versuch, ein
> Verständnis dafür zu entwickeln, letztlich auf ebendieses Studium
> verwiesen oder gleich abgewiesen werde, hilft mir ein Forum nicht
> weiter.

Dein Abschluß interessiert hier niemanden (mich zumindest nicht), aber 
was glaubst du denn, warum die Leute sich so lange so intensiv mit der 
Materie befassen? Weil man alles auch ganz einfach bei Wikipedia 
nachlesen kann? Und dann macht das Forum hier deine Arbeit? Außerdem ich 
denke nicht daß meine Nachfragen unberechtigt waren.

Für das, was du da machen willst, hilft dir auch das exakteste 
Simulationsmodell nicht weiter.
Kein Transistor ist gleich (auch nicht wenn diesselbe Herstellernummer 
draufsteht), und dann bilden auch die Modelle auch nur einen Teil der 
Realistät ab. Und ein wesentliches Problem in deiner Schaltung scheint 
außerhalb des Transistors zu liegen: die Länge deiner LED-Streifen.

Ob du mit deinen angepeilten Schaltzeiten zurande kommst...hast du mal 
die Verlustleistung (insbesondere die Schaltverluste) überschlagen? 
Deinen Angaben entnehme ich, daß du mit 10MHz schalten willst. Dein 
Transistor kann aber nur 1-2W Verlustleistung ab...das würde ich nochmal 
nachrechnen (und dafür braucht man keine Simulation). Wenn du das nicht 
kannst: es gibt von Infineon eine sehr gute Anleitung, wie man das 
berechnen kann - aber die mußt du schon selber suchen.

Wenn es so schnell sein muß, würde ich mal über 
Silicium-Carbid-Transistoren nachdenken (die gibt es auch von Infineon, 
CoolMOS oder so heißen die da). Ob du das dann am Ende so betreiben 
kannst oder das Teil strahlt wie ein Funkfeuer, ist dann aber nochmal 
eine andere Geschichte (und auch da hilft LTSpice dir nicht weiter). 
Vielleicht willst du am Ende tatsächlich doch langsamer schalten.

Verrätst du auch noch, warum du so schnell schalten willst?

Im übrigen: warum plagst du dich mit diesem NPN-PNP-Gefrickel ab und 
nimmst nicht einfach einen anständigen FET-Treiber? Das hätte auch den 
Vorteil, daß du mit höheren Gatespannungen arbeiten kannst (und damit 
vielleicht irgendwann mal deine gewünschten Schaltzeiten erreichst). 
Dein Transistor hat Anstiegs- und Abfallzeiten von >20ns - aber die wird 
er nie erreichen wenn du nur mit 3,3V ans Gate gehst. Er verträgt eine 
Gatespannung von +/-16V - und das sicher nicht umsonst.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

hinz schrieb:
> Einen µC mit 1ns Rise/Fall hätte ich gerne mal.

Ich konnte keine Daten dazu auftreiben. Welche Zeiten sind denn da 
üblich?

> Und zu glauben, dass man mit BC807/817 einen
> richtig schnellen Treiber realisieren kann...

Na ich sag ja nicht, dass ich davon überzeugt bin, dass meine Auswahl 
die beste ist. Sonst hätte ich hier kaum gefragt. Diese beiden Typen 
waren halt in LTspice verfügbar und haben gute Ergebnisse gebracht, 
zudem sind sie auch hierzulande käuflich zu erwerben. (Noch. Das soll 
dieses Jahr ja richtig schlimm werden mit der Verfügbarkeit von allem.)

Schneller als ausreichend muss es eigentlich gar nicht sein. Sonst 
bekomme ich später bloß EMV-Probleme. Aber welchen Ersatz würdest du 
denn da vorschlagen?

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Da die Spannung V_DS am MOSFET beim Abschalten teilweise stark über die
> durchschnittliche Spannung steigt ...

Das Problem ist, dass der volle Strom über der 
Leitungsinduktivität/Antenne geschaltet wird. Die Eigenschaften der 
Leitung gehen damit schon ziemlich kräftig in die Pulsform ein. Kannst 
du die Schalterei nicht beim LED-Array machen und dort abblocken.

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Ich würde, bevore ich mit Simulationen und Modellen von realen MOSFETs 
herumantiere, auf einem Stück Papier Strom und Spannung aufzeichnen.

Deine Simulationsergebnisse sehen komisch aus, und nein, ich beziehe 
mich nicht auf die negative gate-source Spannung vom MOSFET.

Gruß,

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Was soll das eigentlich werden? Ein Stroboskop?

von Bauform B. (bauformb)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Schneller als ausreichend muss es eigentlich gar nicht sein. Sonst
> bekomme ich später bloß EMV-Probleme.

Das wären dann 100 bis 200 Hz mit 100us Anstiegszeit oder so. Damit 
erledigen sich deine bisherigen Probleme dann ganz von alleine. Neue 
Probleme gibt's natürlich auch, aber die lassen sich gut simulieren: wie 
erzeugt man so langsame Stromänderungen und wieviel Verluste erzeugen 
die im FET.

Oder nimm ein Netzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung, ca. 15 bis 24 
Volt. LED-Vorwiderstände sind ja schon eingebaut. Ja, das ist auch nicht 
soo trivial, aber zumindest reduzieren sich die EMV-Probleme von 
mehreren m² auf ein paar mm².

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Ja, und wozu sollen die LEDs mit Impulsen im ns-Bereich angesteuert 
werden? Sollten nicht auch der µs-Bereich reichen?
Der Treiber ist bei nur 3,3V eigentlich auch nicht gerade ideal, weil er 
zumindest im Umschaltmoment immer mindestens eine Uf (~0,7V oder so) 
niedriger als 3,3V (bzw. über Masse) schwebt, bis der Umschaltvorgang 
des Mosfets abgeschlossen ist. Liegt daran, weil die U_drain über die 
Drain-Gate-Kapazität der Eingangsspannung entgegen wirkt. Den Rest 
bewirken dann offensichtlich die "Restströme" über die B-E-Strecke der 
beiden Treibertransistoren, so daß nach Umschaltvorgang sich dann doch 
der volle Pegel ergibt.
Eigentlich würde ich den Treiber komplett rausschmeißen, denn für diese 
Mini-Mosfets braucht ein µC-Ausgang keine Treiber hinterher.
Die Drain-Gate-Kapazität ist übrigens auch die Ursache für die negative 
Ugs.
Alles, worauf Du hier achten mußt, ist ein im DB spezifizierter Rds_on 
bei Ugs<3,3V. Für den IRLL024N ist das nicht der Fall - den brauchste 
also gar nicht erst probieren (wenn die Schaltung mit jedem Exmplar 
eines solchen Typs funktionieren soll).
Und da Du eine Z-Diode am Ausgang hast, sollten Mosfets ab Uds=30V 
reichen.

: Bearbeitet durch User
von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Wühlhase schrieb:
> Ob du mit deinen angepeilten Schaltzeiten zurande kommst...hast du mal
> die Verlustleistung (insbesondere die Schaltverluste) überschlagen?
> Deinen Angaben entnehme ich, daß du mit 10MHz schalten willst. Dein
> Transistor kann aber nur 1-2W Verlustleistung ab...das würde ich nochmal
> nachrechnen

Mein Testaufbau läuft mit einem IRLZ44NPBF auf einem Kanal und einem 
IRLL024NPBF auf dem zweien Kanal. Daran hängt der vollständige 
LED-Streifen von 5 m, mit etwa 1,5 m Zuleitung (3 Adern 0,5 mm² 
verseilt). Eine längere Zuleitung werde ich noch herstellen. Beide 
MOSFETs stehen auf dem Breadboard völlig frei, nur Luftkühlung. (Dem SMD 
habe ich dafür Beinchen angelötet.) Der LED-Streifen zieht normal ca. 
1,5 A pro Kanal (ist ein dual-white). Ich werde nicht beide Farben voll 
einschalten, sondern nur eine zu 100 % oder eine Mischung.

Bei niedrigem PWM-Tastverhältnis (vllt. 25 %) läuft das alles wunderbar, 
auch über längere Zeit. Laut IR-Thermometer wird der ATtiny ein paar 
Grad wärmer als der Tisch, auf dem das steht, sonst keine Erwärmung. Bei 
kurzzeitig höheren Strömen werden die Verbindungen auf dem Breadboard 
sehr warm, nicht aber die MOSFETs.

Und dieser Testaufbau hat noch überhaupt keinen Treiber, der MOSFET 
schaltet also langsamer und verbrät damit mehr Leistung als er mit 
Treiber sollte. Dafür läuft er mit 5 V statt den später geplanen 3,3 V. 
Daher mache ich mir da weniger Sorgen. Letztlich will ich aber eine 
Platine für den Leistungspfad machen lassen, auf der ich auch mal länger 
die volle Leistung testen kann.

> Wenn es so schnell sein muß, würde ich mal über
> Silicium-Carbid-Transistoren nachdenken

Davon habe ich gehört, das scheint aber für deutlich größere Anwendungen 
bestimmt zu sein (Hochspannung, Hochstrom, teuer). Daher habe ich das 
nicht weiter verfolgt.

> Verrätst du auch noch, warum du so schnell schalten willst?

Gerne. Dieser LED-Streifen soll an der Zimmerdecke landen und den Raum 
beleuchten. Tagsüber so, dass man viel Licht zum Arbeiten hat. Nachts 
so, dass man sich orientieren kann, aber nicht lange an die Helligkeit 
gewöhnen muss. Außerdem sollen alle Ein-/Ausschaltvorgänge mit 
Übergängen ablaufen. Dazu brauche ich unter dem Nachtlicht noch ein paar 
Stufen zum Durchlaufen. Durch die logarithmische Helligkeitswahrnehmung 
des Auges ist die Auflösung vor allem am unteren Ende sehr wichtig. 
Insgesamt sollten 8000 Stufen (13 Bit) reichen.

Die PWM-Frequenz soll zunächst bei 2,5 kHz liegen, um sichtbares 
Flimmern bei Bewegungen zu vermeiden. Das habe ich in ersten Tests so 
bestätigt. Allerdings gehen die Empfehlungen mittlerweile dahin, über 
3 kHz zu verwenden, um Gesundheitsprobleme zu vermeiden.

Als Workaround kann ich softwareseitig bei niedrigen Helligkeiten die 
Frequenz verringern, um mehr Stufen am unteren Ende rauszuholen. In 
Dunkelheit dürfte Flimmern nicht so wahrnehmbar sein, da die Augen 
insgesamt langsamer sind (längere Belichtungszeiten).

> Im übrigen: warum plagst du dich mit diesem NPN-PNP-Gefrickel ab und
> nimmst nicht einfach einen anständigen FET-Treiber? Das hätte auch den
> Vorteil, daß du mit höheren Gatespannungen arbeiten kannst (und damit
> vielleicht irgendwann mal deine gewünschten Schaltzeiten erreichst).
> Dein Transistor hat Anstiegs- und Abfallzeiten von >20ns - aber die wird
> er nie erreichen wenn du nur mit 3,3V ans Gate gehst. Er verträgt eine
> Gatespannung von +/-16V - und das sicher nicht umsonst.

Diese fertigen Treiber brauchen alle eine höhere Spannung als die 3,3 V, 
die ich schon zur Hand habe. Aber mit den 24 V für die LEDs laufen sie 
(bzw. die Gates) dann auch nicht. Also muss ich nochmal einen 
Spannungswandler verbauen. Logic-Level-MOSFETs scheinen da bereits 
ausreichend zu sein. Diesen Version möchte ich erstmal an einem weiteren 
Testaufbau ausprobieren. Aber es wäre natürlich schön, wenn ich 
wenigstens die passenden Teile dafür auswählen könnte, und nicht noch 
einige Zusatzrunden drehen muss, um immer neue Komponenten zu testen.

Übrigens könnte ich mit den beiden Transistoren auch ne höhere 
Gate-Spannung verwenden, muss man nur so einstellen.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Ja, und wozu sollen die LEDs mit Impulsen im ns-Bereich angesteuert
> werden? Sollten nicht auch der µs-Bereich reichen?

Siehe vorheriger Beitrag.

> Der Treiber ist bei nur 3,3V eigentlich auch nicht gerade ideal, weil er
> zumindest im Umschaltmoment immer mindestens eine Uf (~0,7V oder so)
> niedriger als 3,3V (bzw. über Masse) schwebt, bis der Umschaltvorgang
> des Mosfets abgeschlossen ist.

Oh, guter Punkt, darauf hatte ich noch gar nicht so genau geschaut.

> Eigentlich würde ich den Treiber komplett rausschmeißen, denn für diese
> Mini-Mosfets braucht ein µC-Ausgang keine Treiber hinterher.

Das läuft leider nicht schnell genug. Der GPIO liefert/zieht ja nur so 
10 bis 30 mA, je nach µC. Mit diesem „Billigtreiber“ schaffe ich gut 
100 mA. Zumindest in der Simulation ist das ein deutlicher Unterschied! 
Ohne schaltet der MOSFET nichtmal halb ein (da wäre in der Praxis kein 
Licht zu sehen); mit schaltet er ganz ein und bleibt dort noch eine 
Weile.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Das läuft leider nicht schnell genug. Der GPIO liefert/zieht ja nur so
>10 bis 30 mA, je nach µC. Mit diesem „Billigtreiber“ schaffe ich gut

Wie hast Du denn den GPIO-Betrieb simuliert?
Das, was im DB als max. GPIO-Strom steht (wenn überhaupt), gilt 
eigentlich nur für Dauerstrom. Und das, was als Kennwert dort steht, 
gilt nur bei einem bestimmten Ausgangspegel, den er dabei halten muß. 
Das bedeutet aber nicht, daß so ein Ausgang nicht auch noch mehr liefern 
könnte. Da es hier aber nur um ns geht, merkt der GPIO das gar nicht, 
daß er mal kurz mehr liefern soll.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Das Problem ist, dass der volle Strom über der
> Leitungsinduktivität/Antenne geschaltet wird. Die Eigenschaften der
> Leitung gehen damit schon ziemlich kräftig in die Pulsform ein. Kannst
> du die Schalterei nicht beim LED-Array machen und dort abblocken.

Das hab ich mir auch schon überlegt. Letztlich muss ich wohl 
ausprobieren, wie lang die Leitung sein darf. Aufgrund der später 
möglichen Größe der Beleuchtung (Aluprofil rechtwinklig von vllt. bis zu 
2,5 x 2,5 m) und der separaten Ansteuerung einzelner Seiten wird sich 
kaum vermeiden lassen, einzelne Abschnitte mit 3 m Zuleitung 
anzuschließen. Macht dann insgesamt bis zu 5 m Länge inkl. LED-Streifen, 
zzgl. der Weg vom Rand der Leuchte bis irgendwo hinter eine Decke oder 
so. Oben auf dem Profil wollte ich kein Kästchen von einigen cm Größe 
anbringen.

Zur Not muss ich eben an mehreren Stellen der Seilabhängung Leitungen 
runterlegen und mit mehreren Dimmern pro Leuchte an verschiedenen Ecken 
arbeiten. Dann wird aber die Synchronisierung der Ansteuerung 
verschiedener Controller aufwändiger. Und ohne abgehängte Decke geht 
dann nichts mehr. Die hab ich hier leider nicht.

Außerdem dürfte die Leitung vom Netzteil zum Schalter ja ebenso 
schwankende Ströme haben. Wenn das alles zu viel strahlt, muss ich wohl 
doch langsamer schalten. Aber dafür muss ich erstmal was zum Messen 
haben.

Alex -. schrieb:
> Ich würde, bevore ich mit Simulationen und Modellen von realen MOSFETs
> herumantiere, auf einem Stück Papier Strom und Spannung aufzeichnen.

Wenn ich genau wüsste, wie sich die Bauteile alle so im Detail 
verhalten, könnte ich das mit viel Zeitaufwand sicherlich machen.

> Deine Simulationsergebnisse sehen komisch aus, und nein, ich beziehe
> mich nicht auf die negative gate-source Spannung vom MOSFET.

Worauf dann?

hinz schrieb:
> Was soll das eigentlich werden? Ein Stroboskop?

Eine Raumbeleuchtung. Sorry für die Antwort falls das ne rhetorische 
Frage war. Details siehe vorherige Beiträge.

Aber es wäre physikalisch sicherlich nicht falsch, zu behaupten, dass 
das ein Stroboskop wird. Üblicherweise sind die Lichtblitze eines 
Stroboskops noch sichtbar, oft absichtlich. Sowas zu bauen ist einfach. 
Ich will die Blitze ja gerade nicht mehr sehen. Deshalb muss es 
schneller blitzen.

Ach ja, eine Helligkeitssteuerung per Stromregelung scheidet aus. Außer 
jemand kann mir eine verständliche Schaltung dafür präsentieren. Das 
Verhalten der LEDs unterhalb der Nennspannung ist mir zu unvorhersehbar.

(So, das waren jetzt viele Antworten.)

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>Das läuft leider nicht schnell genug. Der GPIO liefert/zieht ja nur so
>>10 bis 30 mA, je nach µC. Mit diesem „Billigtreiber“ schaffe ich gut
>
> Wie hast Du denn den GPIO-Betrieb simuliert?

Die Spannungsquelle lässt sich im Zeitverhalten einstellen. Das ist die 
lange Definition im Modell unten links.

> Das, was im DB als max. GPIO-Strom steht (wenn überhaupt), gilt
> eigentlich nur für Dauerstrom. Und das, was als Kennwert dort steht,
> gilt nur bei einem bestimmten Ausgangspegel, den er dabei halten muß.
> Das bedeutet aber nicht, daß so ein Ausgang nicht auch noch mehr liefern
> könnte. Da es hier aber nur um ns geht, merkt der GPIO das gar nicht,
> daß er mal kurz mehr liefern soll.

Interessanter Gedanke. Vielleicht probiere ich mal aus, wie weit der 
GPIO überlastet werden kann, ohne kaputt zu gehen. Aber um das 5-fache? 
Das klingt schon gewagt. Ich geh mal ins ESP32-Forum nachfragen, dort 
sind scheinbar auch Leute unterwegs, die Zugang zu den Entwicklen haben.

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Alex -. schrieb:
>> Ich würde, bevore ich mit Simulationen und Modellen von realen MOSFETs
>> herumantiere, auf einem Stück Papier Strom und Spannung aufzeichnen.
>
> Wenn ich genau wüsste, wie sich die Bauteile alle so im Detail
> verhalten, könnte ich das mit viel Zeitaufwand sicherlich machen.

Du brauchst gar nicht ins technische Detail zu gehen, sondern kannst 
ruhig ideale Komponenten verwenden, um zu verwirklichen, was in deinem 
Aufbau verkehrt ist. Mach dir die Aufgabe nicht unnötig kompliziert und 
beschäftige dich mit zwei diskreten Zuständen:
(1) MOSFET eingeschaltet
(2) MOSFET ausgeschaltet

Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er 
komplett durchgeschaltet ist.
Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er 
komplett ausgeschaltet ist.

>> Deine Simulationsergebnisse sehen komisch aus, und nein, ich beziehe
>> mich nicht auf die negative gate-source Spannung vom MOSFET.
>
> Worauf dann?

Deine Drain-Source Spannung vom MOSFET.

Die 13V Zener Diode am MOSFET ist vollkommener Murks. Sie leitet jedes 
Mal, wenn der MOSFET auschaltet und dessen Spannung 13V überschreitet. 
Du hast also jedes Mal, wenn du den MOSFET ausschaltest, 11V über deinen 
LEDs. Und jedes Mal, wenn der MOSFET eingeschaltet ist, hast du 24V über 
deinen LEDs. Du hast also IMMER eine Spannung an deinen LEDs anliegen. 
Ist das wirklich deine Designintention?

Pack eine richtige Freilaufdiode zwischen MOSFET Drain und 24V: Anode 
der Diode kommt an Drain, Kathode kommt an 24V.

Viel Erfolg,

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Die Spannungsquelle lässt sich im Zeitverhalten einstellen. Das ist die
>lange Definition im Modell unten links.

Das nützt aber nicht viel, wenn Du 150Ohm in Serie hast ...

https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf

Also das DB des ESP32 sagt, daß der cumulative Output Current bis zu 
1,2A betragen darf. Für einen einzelnen Outputs gibt's keine Aussage, 
womit gemeint ist, daß er eben so viel liefern darf, was er kann, bzw. 
bis Ptot erreicht ist. Und das bestimmt eben sein Innenwiderstand.
Und wenn man mit den dort typischen Werten rechnen darf, dann liefert er 
typ. 40mA bei einem H-Spannungsabfall von max. 0,6V, macht, wenn ich 
richtig gerechnet habe, 15Ohm Ausgangswiderstand, und nicht 150Ohm wie 
in Deiner Simulation. Also fließt in der Spitze für paar ns ohnehin nur 
0,2mA - pillepalle ...
Für L-Pegel ist der zwar etwas hochohmiger, aber immer noch recht 
niederohnmig

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>>> Deine Simulationsergebnisse sehen komisch aus, und nein, ich beziehe
>>> mich nicht auf die negative gate-source Spannung vom MOSFET.
>>
>> Worauf dann?

>Deine Drain-Source Spannung vom MOSFET.

Und was ist daran komisch? Paßt doch perfekt zur Schaltung.

>Die 13V Zener Diode am MOSFET ist vollkommener Murks. Sie leitet jedes
>Mal, wenn der MOSFET auschaltet und dessen Spannung 13V überschreitet.
>Du hast also jedes Mal, wenn du den MOSFET ausschaltest, 11V über deinen
>LEDs. Und jedes Mal, wenn der MOSFET eingeschaltet ist, hast du 24V über
>deinen LEDs. Du hast also IMMER eine Spannung an deinen LEDs anliegen.
>Ist das wirklich deine Designintention?

Ob Intention oder nicht - das ist kein Drama, solange er bei seinen 24V 
bleibt. Und der sich daraus ergebende zarte Reststrom wird schon zu 
verkraften sein, wenn das nicht gerade zu wahrnehmbarem Leuchten bei 
100%iger Nacht führt.

>Pack eine richtige Freilaufdiode zwischen MOSFET Drain und 24V: Anode
>der Diode kommt an Drain, Kathode kommt an 24V.

Das wäre die Alternative, führt aber dazu, daß die Induktionsspannungen 
(und damit Strom) länger gehalten werden (für seine 
HighPerformance-Schaltanwendung ein Unding ... ;-)

: Bearbeitet durch User
von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Das wäre die Alternative, führt aber dazu, daß die Induktionsspannungen
> (und damit Strom) länger gehalten werden (für seine
> HighPerformance-Schaltanwendung ein Unding ... ;-)
Tut mir Leid, falls ich hier so Ignorant herüberkomme, aber ich sehe die 
ganze Situation aus einem ganz bestimmten Blickwinkel, nämlich:

Das Ziel einer Freilaufdiode ist, die Induktionsspannung 
kurzzuschließen, sobald die beim Abschalten des MOSFETs auftritt, und 
nicht länger zu halten. Wenn richtig plaziert, hat die Drain-Source 
Spannung einen schönen, rechteckigen Verlauf wie im Bilderbuch der 
Leistungselektronik.

Alles andere sieht für mich sieht nach Bastellösung aus, bei der man die 
Grundprinzipien der Leistungselektronik nicht verstanden hat. Und leider 
fällt die obige Schaltung in genau diese Kategorie.

Ich empfehle Yves deshalb sehr, die Freilaufdiode richtig zu plazieren.

Gruß,

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>ganze Situation aus einem ganz bestimmten Blickwinkel, nämlich:

>Das Ziel einer Freilaufdiode ist, die Induktionsspannung
>kurzzuschließen, sobald die beim Abschalten des MOSFETs auftritt, und
>nicht länger zu halten. Wenn richtig plaziert, hat die Drain-Source
>Spannung einen schönen, rechteckigen Verlauf wie im Bilderbuch der
>Leistungselektronik.

Wenn Du Wert auf schöne Rechtecke legst ...
Das nachfolgende Nachschlappern der Spannung hast Du aber trotzdem.

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Das nachfolgende Nachschlappern der Spannung hast Du aber trotzdem.

Ich bezweifle es, falls richtig gemacht.

Ich finde aber, dass Yves seine Schaltung einfach hier mal anhängt. Dann 
kann ich die Schaltung selbst abändern, dass sie passt, und das Ergebnis 
hier posten.

Gruß,

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Ach ja - ich schrieb vorhin:

>>Pack eine richtige Freilaufdiode zwischen MOSFET Drain und 24V: Anode
>>der Diode kommt an Drain, Kathode kommt an 24V.

>Das wäre die Alternative, führt aber dazu, daß die Induktionsspannungen
>(und damit Strom) länger gehalten werden (für seine
>HighPerformance-Schaltanwendung ein Unding ... ;-)

Das war zu kurz gedacht. Da es jetzt drauf ankommt, welche 
Induktionsspannung an der "Spule" erlaubt sind, welche bei einer 
Freilaufdiode im Gegensatz zur ZDiode in dieser Schaltung mit dieser 
Dimensionierung größer ist, stimmt meine Aussage doch nicht, denn man 
muß ja die Uf der LEDs gegenrechnen. Und das bewirkt bei einer 
Freilaufdiode eine größere Induktionsspannung über der "Spule" - also 
kürzere Zeiten.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Jens G. schrieb:
>> Das nachfolgende Nachschlappern der Spannung hast Du aber trotzdem.

>Ich bezweifle es, falls richtig gemacht.

Klar, mit Dämpfungswiderständen kannst Du das unterdrücken. Das ist aber 
unabhängig davon, oder Freilauf- oder Z-Diode.

von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

24V/1,5A schaltest du? Mit 10MHz? Und der Transistor wird nichtmal warm 
dabei? Das mag ich nicht so recht glauben...im Dauerbetrieb bestimmt, 
aber nicht wenn du dimmst.

Und Silizium-Carbid-Transistoren nicht unbedingt teuer. Es gibt sie zwar 
in teuer, ja, aber auch für <1€/Stck.
Und du brauchst ja keinen, der 1,2kV schaltet und einen Kanalwiderstand 
im zweistelligen mΩ-Bereich hat, oder?

Ansonsten würde ich mir nochmal gut überlegen, wie schnell du wirklich 
schalten willst und ob es µs nicht auch tun.

von Yves G. (ygoe)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Alex -. schrieb:
> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
> komplett durchgeschaltet ist.

0 V. Durch Beobachtung bestätigt.

> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
> komplett ausgeschaltet ist.

24 V. Aber das passiert leider nicht. Nicht in der Simulation und nicht 
in der Realität. Mein Oszi zeigt mir in meinem Testaufbau 10,6 V an, 
wenn die LEDs aus sind.

Bevor ich die ganzen LEDs da reingezeichnet hatte, war da ein einsamer 
Widerstand von 5 oder 10 Ω. Da war die Welt noch so wie erwartet. Dioden 
(LEDs) tun aber seltsame Dinge.

> Deine Drain-Source Spannung vom MOSFET.

Ja, die ist in der Tat seltsam. (Andere, die schlauer sind als ich, 
finden das aber vermutlich ganz normal.) Aber nicht nur in der 
Simulation, sondern wie gesagt auch in echt. Mit einem MOSFET und sonst 
gar nichts.

> Die 13V Zener Diode am MOSFET ist vollkommener Murks.

Die habe ich empirisch gewählt, um die Schwingung möglichst schnell 
abzustellen. Bei der hier gewählten Leitungslänge schwingt V_drain nie 
über 24 oder 27 V. Bei längeren Leitungen ein gutes Stück über 30 V.

Allerdings muss ich zugeben, dass diese Art der Diodenplatzierung 
(Freilauf, Snubber etc.) mir nicht so richtig geläufig ist. Die 
dahinterstehenden dynamischen Prozesse habe ich noch nicht so ganz 
durchdrungen.

Jens G. schrieb:
> Und wenn man mit den dort typischen Werten rechnen darf, dann liefert er
> typ. 40mA bei einem H-Spannungsabfall von max. 0,6V, macht, wenn ich
> richtig gerechnet habe, 15Ohm Ausgangswiderstand, und nicht 150Ohm wie
> in Deiner Simulation. Also fließt in der Spitze für paar ns ohnehin nur
> 0,2mA - pillepalle ...

Das habe ich jetzt nicht verstanden. Wo kommen die 0,6 V her und wie 
werden die 15 Ω und 0,2 mA daraus abgeleitet? Soll ich dann den 150 Ω 
durch 15 Ω ersetzen oder besteht der irgendwo implizit?

Alex -. schrieb:
> Ich empfehle Yves deshalb sehr, die Freilaufdiode richtig zu plazieren.

Gut, habe ich ausprobiert. Vorhandene Diode raus, neue Diode wie 
beschrieben rein. Einen Typ kann ich dafür nicht auswählen, weil ich 
nicht weiß, welcher das sein sollte.

Ob diese neue Diode nun da ist oder nicht, hat auf die Diagramme 
überhaupt keinen Einfluss. Also entweder wirkt das hier nicht oder die 
Simulation kann das nicht abbilden. Was sollte denn passieren?

Anbei die veränderte Schaltung mit der neuen Diode (die alte ist 
abgeklemmt).

von Klaus R. (klara)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> ich würde gerne eine Schaltung simulieren, bevor ich die Teile dafür
> beschaffe und sie aufbaue. Der MOSFET, der darin vorkommt, ist ein
> IRLL024N.
>
> Datenblatt:
> 
https://www.infineon.com/dgdl/irll024npbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535664451725d3
>
> Leider finde ich den in LTspice nicht. Stattdessen gibt es hundert oder
> so andere Modelle, zu denen jeweils hundert oder so Parameter angegeben
> sind, allerdings ziemlich chaotisch. Was die bedeuten weiß ich nicht*,
> es scheint aber die Definition zu sein, mit der die Simulation läuft.
> Also bräuchte ich wohl genau diese Parameter für den IRLL024N.

Ich hatte für ein Projekt mir ebenfalls den IRLL024N in die engere Wahl 
genommen. Ein Modell hatte ich auch nicht gefunden.

IRF 7341  MOSFET N-CH 55V 4.7A 2W SO-8, Infineon-Spice File 
IRF7341-SM-v01_00-EN.spi
IRF 7380  MOSFET N-CH 80V 3.6A 2W SO-8, irf7380.spi
IRLL 014N  MOSFET N-CH 55V 2.8A 2.1W SOT-223, irll014n.spi
IRLL 024N  MOSFET N-CH 55V 4.4A 2.1W SOT-223, kein Modell
IRLL 2705  MOSFET N-CH 55V 5.2A 2.1W SOT-223, irll2705.spi
IRLML 0060  MOSFET N-CH 60V 2.7A 1.25W SOT-23, irlml0060trpbf.spi
IRLR 024N  MOSFET N-CH 55V 17A 45W D-PAK, irlru024n.spi

In meinen Fall habe ich mich für den IRLR024N entschieden. Es ging dabei 
um eine Energieübertragung im Projekt MAKE "Levitationsprojekt: 
Schwebender Kreisel mit LEDs". Hier ging es nur um die Übertragung des 
Stromes für die Beleuchtung. Das Projekt an sich war gar nicht toll 
präsentiert, da es nicht nachbausicher war. Man hörte nur Kommentare 
über hohe Ströme. Kein Wunder, die Jungens die das präsentierten hatten 
vermutlich durch Fleiß und vielen Versuchen etwas zum Laufen gebracht, 
das man eben so nicht sicher nachbauen konnte. Das erinnerte mit stark 
an sehr frühe Elektor Projekte.

Bei den Simulationen mit LTspice hätte der IRLL024N genügen sollen. Für 
den gab es aber kein Modell. Der IRLML0060 war dann in den Simulationen 
echt brauchbar, aber etwas nahe an den Grenzen, obwohl ich die 
Stromspitzen inzwischen im Griff hatte. Letztlich habe ich doch den 
IRLR024N genommen. Der ist zwar kein SOT-223, sondern ein D-PAK. Der 
Konverter lief übrigens bei mir mit ca. 800 kHz.

https://www.reichelt.de/mosfet-n-ch-55v-17a-45w-d-pak-irlr-024n-p41769.html?&trstct=pol_0
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRLR024N_IR.pdf
mfg klaus

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Klar, mit Dämpfungswiderständen kannst Du das unterdrücken.
Ich spreche freilich nicht von Dämpfungswiderständen, erst recht nicht 
bei der starken Dämpfung wie wir bereits haben (zwei Schwinger und das 
System ist eingeschwungen).

Was ich ebenfalls in Frage stelle, ist, warum die zwei eingeschwungenen 
Spannungen im Bild (0ns bis ca. 20ns) bei 13V liegt, die zweite 
eingeschwungene Spannung (210ns - 250ns) nur noch bei ca 9V.

Jens, lass uns die Diskussion weiterführen, wenn wir das 
Simulationsmodell haben. Dann zeige ich gerne, was ich meine. Alles 
andere artet in "Prosa" aus, sowohl bei dir, als auch bei mir. Ich habe 
eine klare Vorstellung von dem, was ich als Simulationsergebnis erwarte.

Gruß,

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Wühlhase schrieb:
> 24V/1,5A schaltest du? Mit 10MHz?

Das kann man anscheinend sehr leicht falsch verstehen. Die Taktfrequenz 
des Schalters ist 10/20 MHz. Das heißt, dass er alle 10/20 MHz 
umschalten kann. Das tut er aber nur zweimal in 2,5 kHz. Nicht öfter. 
Das ist die PWM-Frequenz. Die Taktfrequenz legt nur die mögliche 
zeitliche Auflösung der Umschaltungen fest.

> Und der Transistor wird nichtmal warm
> dabei? Das mag ich nicht so recht glauben...im Dauerbetrieb bestimmt,
> aber nicht wenn du dimmst.

Ich betreibe die LEDs derzeit immer gedimmt, da das Breadboard den Strom 
auf Dauer nicht aushalten würde.

> Ansonsten würde ich mir nochmal gut überlegen, wie schnell du wirklich
> schalten willst und ob es µs nicht auch tun.

Wie gesagt, das erfüllt nicht die Anforderungen an die 
Helligkeitssteuerung. Höchstens mit dem Workaround der 
Frequenzreduzierung bei Dunkelheit. Aber der hilft auch nur begrenzt.

Bessere Zahlen zur benötigten Helligkeitsauflösung kann ich ermitteln, 
wenn ich den LED-Streifen mal im vorgesehenen Profil an die vorgesehene 
Stelle montiere. Die Teile dazu werde ich demnächst bestellen. Bis zur 
Decke wird die Zuleitung dann auch etwas länger als bislang.

Klaus R. schrieb:
> In meinen Fall habe ich mich für den IRLR024N entschieden.

Für den hat LTspice auch kein Modell. Aber nach dem Datenblatt braucht 
der wohl etwas zu lange zum Einschalten (75 ns).

Alex -. schrieb:
> Jens, lass uns die Diskussion weiterführen, wenn wir das
> Simulationsmodell haben.

Du meintest doch die Datei aus meinem letzten Beitrag, oder?

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Yves G. (ygoe)

>Alex -. schrieb:
>> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
>> komplett durchgeschaltet ist.

>0 V. Durch Beobachtung bestätigt.

Nöö, nicht durch Beobachtung, sondern durch Deinen Wunsch. Paar zehntel 
mV liegen da trotzdem bei diesen Mosfets über an.

> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
> komplett ausgeschaltet ist.

>24 V. Aber das passiert leider nicht. Nicht in der Simulation und nicht
>in der Realität. Mein Oszi zeigt mir in meinem Testaufbau 10,6 V an,
>wenn die LEDs aus sind.

Logisch - hast ja die Z-Diode drin.

>Das habe ich jetzt nicht verstanden. Wo kommen die 0,6 V her und wie

Aus dem Datenblatt, Abschnitt 5.3, Tabelle 13.
I_OH 3,3V-2,64V -> rund 0,6V

>werden die 15 Ω und 0,2 mA daraus abgeleitet? Soll ich dann den 150 Ω
>durch 15 Ω ersetzen

Ja

>oder besteht der irgendwo implizit?

Nö

Alex -. schrieb:
>> Ich empfehle Yves deshalb sehr, die Freilaufdiode richtig zu plazieren.

>Gut, habe ich ausprobiert. Vorhandene Diode raus, neue Diode wie
>beschrieben rein. Einen Typ kann ich dafür nicht auswählen, weil ich
>nicht weiß, welcher das sein sollte.

Irgendeine, die für die paar ns den Strom aushält - 1N4148 (oder wie die 
heißt) paßt schon.

>Ob diese neue Diode nun da ist oder nicht, hat auf die Diagramme
>überhaupt keinen Einfluss. Also entweder wirkt das hier nicht oder die
>Simulation kann das nicht abbilden. Was sollte denn passieren?

Kein Wunder - beide Varianten werden daselbe Nachschlappern zeigen, nur 
eben auf einem anderen Spannungsniveau (bei Freilaufdiode um die 24V)

>Anbei die veränderte Schaltung mit der neuen Diode (die alte ist
>abgeklemmt).

Wie gesagt, immer auch mit echtem Bild. Ich hab' nämlich kein LTSpice in 
meiner Session ...

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Jens G. schrieb:
>> Klar, mit Dämpfungswiderständen kannst Du das unterdrücken.
>Ich spreche freilich nicht von Dämpfungswiderständen, erst recht nicht
>bei der starken Dämpfung wie wir bereits haben (zwei Schwinger und das
>System ist eingeschwungen).

>Was ich ebenfalls in Frage stelle, ist, warum die zwei eingeschwungenen
>Spannungen im Bild (0ns bis ca. 20ns) bei 13V liegt, die zweite
>eingeschwungene Spannung (210ns - 250ns) nur noch bei ca 9V.

Kapazitive Spannungsteilung zw. all den parasitären Kapazitäten. Das 
sollte sich aber nach längerer Zeit irgendwo einpendeln, je nach 
Reststromverhältnis zw. den nach oben (LED) und unten ziehenden Teilen 
(Mosfet/Z-Diode). Wäre mal interessant, wie es nach längerer Zeit 
aussieht (Richtung ms).
Auch bin ich mir nicht sicher, ob eine Simulation zum Zeitpunkt 0 reale 
Werte ergibt.

von Yves G. (ygoe)



Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Yves G. (ygoe)
>
>>Alex -. schrieb:
>>> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
>>> komplett durchgeschaltet ist.
>
>>0 V. Durch Beobachtung bestätigt.
>
> Nöö, nicht durch Beobachtung, sondern durch Deinen Wunsch. Paar zehntel
> mV liegen da trotzdem bei diesen Mosfets über an.

Das liegt unterhalb meiner Toleranz. Aber ja, natürlich. Hätte ich 
0,0000 V geschrieben, wäre das sicher falsch.

>> Überlege dir, welche Drain-Spannung der MOSFET haben soll, wenn er
>> komplett ausgeschaltet ist.
>
>>24 V. Aber das passiert leider nicht. Nicht in der Simulation und nicht
>>in der Realität. Mein Oszi zeigt mir in meinem Testaufbau 10,6 V an,
>>wenn die LEDs aus sind.
>
> Logisch - hast ja die Z-Diode drin.

Wie gesagt, nicht im Testaufbau. Und auch ohne diese Diode ist das in 
der Simulation so ähnlich.

>>Das habe ich jetzt nicht verstanden. Wo kommen die 0,6 V her und wie
>> (...)

Aha, danke. Obwohl ja nicht sicher ist, dass die 2,64 V auch genau sind. 
Aber letztlich kann ich den fließenden Strom bei 15 Ω dann ja auch 
selbst nachmessen.

Bloß wenn ich den MOSFET mit dem jetzigen Treiber mit ca. 110 mA lade 
und direkt am ESP32 nur noch 40 mA darf, wird es ja auf jeden Fall 
wieder langsamer. Beim Entladen ist der Strom auf -28 mA begrenzt, also 
nochmal weniger.

> Alex -. schrieb:
>>Ob diese neue Diode nun da ist oder nicht, hat auf die Diagramme
>>überhaupt keinen Einfluss. Also entweder wirkt das hier nicht oder die
>>Simulation kann das nicht abbilden. Was sollte denn passieren?
>
> Kein Wunder - beide Varianten werden daselbe Nachschlappern zeigen, nur
> eben auf einem anderen Spannungsniveau (bei Freilaufdiode um die 24V)

Ich muss mich korrigieren. In der letzten Schaltung war noch die kurze 
Zuleitung drin, da passiert eh nicht viel. Jetzt hab ich wieder die 
längere Leitung von 5 oder 6 m eingestellt. Da sieht man schon einen 
Unterschied.

Anbei die Schaltung mit Freilaufdiode, samt Bild und Diagramm. 
Zusätzlich noch die Bilder der Alternative mit Z-Diode.

von Yves G. (ygoe)



Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Wäre mal interessant, wie es nach längerer Zeit
> aussieht (Richtung ms).

Bitte sehr. Alle 1 ms kommt ein neuer Puls. Das wäre eine PWM-Frequenz 
von 1 kHz. Tatsächlich soll sie etwas höher liegen (2,5 kHz).

> Auch bin ich mir nicht sicher, ob eine Simulation zum Zeitpunkt 0 reale
> Werte ergibt.

Ja, das glaube ich auch nicht.

von Klaus R. (klara)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> In meinen Fall habe ich mich für den IRLR024N entschieden.
>
> Für den hat LTspice auch kein Modell. Aber nach dem Datenblatt braucht
> der wohl etwas zu lange zum Einschalten (75 ns).

Also, alle Dateien in ein Verzeichnis kopieren. Und schon läuft es.

Diese SPI - Dateien kann LTspice auch verarbeiten. Ich mußte hier nur 
die Symboldatei nmos_x.asy anpassen. In dem Component Attribute Editor 
ist das Prefix dann noch auf X zu setzen, damit nicht das 
Standard-Symbol gesucht wird. Aber dies ist hier schon geschehen.

Also einfach mal starten und testen.
mfg Klaus

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Aha, danke. Obwohl ja nicht sicher ist, dass die 2,64 V auch genau sind.

Im DB steht ja auch nicht genau 2,64V, sondern >=2,64V.
Dummerweise steht der Strom nur als typischer Wert drin, insofern kann 
man das wieder berachten, wie man will. Aber es kommt hier nicht drauf 
an, ob das nun 40mA sind, oder vielleicht doch nur 30 - es kommt auf die 
Größenordnung an, und da sind die 15Ohm doch was anderes als Deine 
150Ohm.

>Aber letztlich kann ich den fließenden Strom bei 15 Ω dann ja auch
>selbst nachmessen.

>Bloß wenn ich den MOSFET mit dem jetzigen Treiber mit ca. 110 mA lade
>und direkt am ESP32 nur noch 40 mA darf, wird es ja auf jeden Fall

Ich habe es doch gerade geschrieben - das ist nur ein Strom, bei dem 
irgendwelche andere Kennwerte eingehalten werden. Das heißt nicht, daß 
es ein Maximum wäre. Gilt genauso für die 28mA ...

: Bearbeitet durch User
von Alex -. (alex796)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hi,
Ich glaube, ich komme der Sache näher (Jedenfalls ein Gedankenfehler von 
meiner Seite aus).

Kleiner Hinweis vorweg:
Ich habe bisher NIE mit LEDs gearbeitet, und hatte deshalb angenommen, 
dass eine LED sich im Reversebetrieb wie eine normale Diode verhält, 
nämlich dass sie eine Blockierspannung hat bis sie durchbricht.

ABER:
Der gewählte Typ LXHL-BW02 ist nicht für den Reversebetrieb gedacht 
(gilt das generell für alle LEDs???).

Es ist also völlig egal, ob wir einen MOSFET als Schalter verwenden, den 
Treiber mit einer idealen Spannungsquelle versorgen, die NPN-PNP Kombi 
als Treiber haben, oder die Freilaufdiode wo auch immer hinpacken, am 
Schalter liegen IMMER ca 10V im ausgeschalteten Zustand an, unabhängig 
ob die Zenerdiode da ist, oder eine Freilaufdiode eingesetzt wird.

Die Zenerdiode hat also überhaupt nichts damit zu tun, dass am MOSFET 
keine 24V anliegen. Das sind die LEDs, die im Reversebetrieb leiten.

Ist das gewollt?

Gruß,

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Jens G. schrieb:
>> Wäre mal interessant, wie es nach längerer Zeit
>> aussieht (Richtung ms).

>Bitte sehr. Alle 1 ms kommt ein neuer Puls. Das wäre eine PWM-Frequenz
>von 1 kHz. Tatsächlich soll sie etwas höher liegen (2,5 kHz).

Na siehste - wir streben den 12V zu, vielleicht irgendwann auch 13V nach 
paar Sekunden, was der Anfangswert ist ...

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Klaus R. schrieb:
> Also, alle Dateien in ein Verzeichnis kopieren. Und schon läuft es.

Dann kommt dieser Fehler:

LTspice XVII
Could not open include file "Infineon-Spice File 
IRF7341-SM-v01_00-EN.spi"
OK

Ich habe es auch nicht geschafft, das benannte Modell in meiner Datei 
auszuwählen. inc-Anweisung hab ich eingefügt, aber das Modell steht nach 
wie vor nicht zur Auswahl.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Die Zenerdiode hat also überhaupt nichts damit zu tun, dass am MOSFET
>keine 24V anliegen. Das sind die LEDs, die im Reversebetrieb leiten.

Warum soll die Z-Diode nix damit zu tun haben. Die begrenzt doch die 
Spannung auf (grob) ihre Z-Spannung, so daß eigentlich nie 24V dort 
existieren können.

>Ist das gewollt?

Nein. Die sind ja nicht im Reversebetrieb - zumindest nicht beim ersten 
Rückschlag der "Spule" ...

: Bearbeitet durch User
von Alex -. (alex796)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>Ist das gewollt?
>
> Nein. Die sind ja nicht im Reversebetrieb - zumindest nicht beim ersten
> Rückschlag der "Spule" ...

Die Spule existiert nicht mehr.

Und anbei eine Simlulation mit 5 LEDs in Reihe, wo der gesamte 
Spannungsabfall im Reverse blocking ca 11V beträgt.

Bemerke, dass dort keine Zenerdiode mit bei ist.

Gruß,

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Die Spule existiert nicht mehr.

Na sowas. Hat die auch all die parasitären Cs gleich mitgenommen?

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Alex -. (alex796)
>
>>Die Spule existiert nicht mehr.
>
> Na sowas. Hat die auch all die parasitären Cs gleich mitgenommen?

Weder die Spule, noch die parasitären Cs haben überhaupt nichts mit der 
Sache, auf die ich hinaus will, zu tun.

Die LEDs leiten in beide Richtungen.

Gruß,

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Alex -. schrieb:
> Du hast also jedes Mal, wenn du den MOSFET ausschaltest, 11V über deinen
> LEDs.

Damit bleibt für jede der 6 LEDs eine Spannung von weniger als 2V.
Besonders viel Strom wird da bei einer blaue/weiße LED noch nicht 
fließen.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>>>Die Spule existiert nicht mehr.
>>
>> Na sowas. Hat die auch all die parasitären Cs gleich mitgenommen?

>Weder die Spule, noch die parasitären Cs haben überhaupt nichts mit der
>Sache, auf die ich hinaus will, zu tun.

Na dann beschreibe doch mal, worauf Du hinaus willst.

>Die LEDs leiten in beide Richtungen.

Warum sollten die in dieser Schaltung (egal ob Freilauf oder Z)?

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Alex -. schrieb:
>> Du hast also jedes Mal, wenn du den MOSFET ausschaltest, 11V über deinen
>> LEDs.
>
> Damit bleibt für jede der 6 LEDs eine Spannung von weniger als 2V.
> Besonders viel Strom wird da bei einer blaue/weiße LED noch nicht
> fließen.

Mag sein, trotzdem bin ich verwundert darüber, dass die LED in beide 
Richtungen leitet. Das ist für mich neu.

Gruß,

Beitrag #6636084 wurde vom Autor gelöscht.
von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>Die LEDs leiten in beide Richtungen.
>
> Warum sollten die in dieser Schaltung (egal ob Freilauf oder Z)?

Weil es Typbedingt an dieser LED liegt, dass sie in beide Richtungen 
leitet. Diese spezielle LED leitet in beide Richtungen.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Jens G. schrieb:
>>>Die LEDs leiten in beide Richtungen.
>>
>> Warum sollten die in dieser Schaltung (egal ob Freilauf oder Z)?

>Weil es Typbedingt an dieser LED liegt, dass sie in beide Richtungen
>leitet. Diese spezielle LED leitet in beide Richtungen.

Leiten kann - mag sein (habe ich mir noch gar nicht so genau 
angeschaut). Aber wird das in dieser Schaltung verlangt, daß die reverse 
wesentlich belastet wird?

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Haltet euch bitte nicht am gewählten LED-Typ fest. Der ist auch mehr 
oder wenig er zufällig ausgewählt. Den genauen Typ auf meinem 
LED-Streifen kenne ich nicht. Ich konnte auch von anderen LED-Streifen 
nicht den Typ in Erfahrung bringen.

Im Grunde bin ich mir selbst beim Widerstand nicht sicher. Da sind 4 
Widerstände pro 2x6 LEDs, auf allen steht „121“ (120 Ω). Ich nehme mal 
an, dass die irgendwo in Reihe stehen, also pro Kanal 240 Ω ergeben.

Dass die Drain-Spannung im Aus-Zustand weit unterhalb der 24 V liegt, 
sehe ich aber auch am realen Aufbau. Von daher halte ich diesen Teil der 
Simulation nicht für völlig falsch. Selbst mit dem Multimeter messe ich 
bei sehr geringer An-Dauer 13,nochwas V über die LEDs.

Laut Simulation fließt im Aus-Zustand sowas um die 2,2 nA durch jede 
LED. Da dürfte man nichts von sehen. Falls der Rückwärtsstrom überhaupt 
leuchten kann und nicht woanders durchfließt.

von Alex -. (alex796)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>Weil es Typbedingt an dieser LED liegt, dass sie in beide Richtungen
>>leitet. Diese spezielle LED leitet in beide Richtungen.
>
> Leiten kann - mag sein (habe ich mir noch gar nicht so genau
> angeschaut). Aber wird das in dieser Schaltung verlangt, daß die reverse
> wesentlich belastet wird?

Entschuldige, "leitet" ist vielleicht der verkehrte Begriff. Der Strom 
durch die LED liegt im uA Bereicht, wenn der MOSFET ausgeschaltet ist 
(ergibt ja auch Sinn, der der MOSFET hat im ausgeschalteten Zustand 
einen hohen Drain-Source Widerstand, wo soll da also Strom fließen?).

Mich verwirrt es trotzdem, dass die Drain-Source Spannung des MOSFETs 
nicht an die 24V herangeht, wenn der MOSFET ausgeschaltet ist. Das nervt 
mich ein wenig, selbst wenn dort kein nennenswerter Strom fließt.

Anyway... Ich habe jetzt jedenfalls (für mich) das Mysterium gelöst, 
weshalb die Drain-Source Spannung nicht auf 24V geht. Ich finde es 
persönlich unschön, aber vielleicht ist das einfach ein typisches Bild 
für LEDs. Keine Ahnung.

Gruß,

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Laut Simulation fließt im Aus-Zustand sowas um die 2,2 nA durch jede
>LED. Da dürfte man nichts von sehen. Falls der Rückwärtsstrom überhaupt
>leuchten kann und nicht woanders durchfließt.

Wir haben ja keine Rückwärtsstrom, sondern nur eine Rückwärtsspannung 
(in der "Spule"), die trotzdem zu einem Vorwärtsstrom führt.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Alex -. (alex796)

>Mich verwirrt es trotzdem, dass die Drain-Source Spannung des MOSFETs
>nicht an die 24V herangeht, wenn der MOSFET ausgeschaltet ist. Das nervt
>mich ein wenig, selbst wenn dort kein nennenswerter Strom fließt.

Wie gesagt, das pegelt sich anfangs auf die Spannung entsprechend 
kapazitiver Spannungsteilung ein (Kapazität von Mosfet und LED und 
sonstiger Schaltungsbestandsteile) (also irgendwas zw. den 
"Klemmspannungen" der diversen (parasitären) Dioden), über längere Zeit 
aber dann auf die statische Spannungsteilung entsprechend den 
"Restströmungsverhältnissen".
Vielleicht kann Yves ja mal die Kurve über etliche Sekunden zeigen ...

von Yves G. (ygoe)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Klar doch.

Ich hab zwar mittlerweile etwas aufgeräumt in der Schaltung, die Leitung 
auf 5 m Länge ausgerechnet (C = 2 · 160 pF, L = 2,2 µH) und die 8 
LED-Reihen durch 10 ersetzt (sollte genau 1 m Streifen entsprechen), 
aber es verhält sich noch ähnlich.

Hier ist das Bild von 150 Sekunden. Nach 120 Sekunden ist V_drain wieder 
bei 24 V angekommen.

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Spannend, spannend. Ich messe über die ausgeschalteten LEDs mit dem 
Multimeter 13,4 V. Das Oszi zeigt als V_drain gut 10 V an. Die LEDs 
waren diesmal nie an.

Am anderen LED-Kanal messe ich mit dem Multimeter 0 V. Und wenn ich das 
Oszi vom Drain trenne, messe ich auch dort wieder 0 V.

Diese gemessene Spannung unter 24 V scheint also mal wieder eine 
Beeinflussung durch das Messwerkzeug zu sein. Das ist nicht das erste 
Mal, dass die Anwesenheit des Oszilloskops seine eigenen Messungen 
beeinflusst.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Hier ist das Bild von 150 Sekunden. Nach 120 Sekunden ist V_drain wieder
>bei 24 V angekommen.

Aber nicht mit Z-Diode, sondern Freilaufdiode.

>Diese gemessene Spannung unter 24 V scheint also mal wieder eine
>Beeinflussung durch das Messwerkzeug zu sein. Das ist nicht das erste
>Mal, dass die Anwesenheit des Oszilloskops seine eigenen Messungen
>beeinflusst.

Tja, so ist das eben in der realen Welt. Standard-Eingangswiderstand von 
Multimeter oder Oszi (mit 1:10-Tastkopf) sind heutzutage nun mal 10MOhm 
- da kann man das Messen der Spannungen unter Reststromeinfluß tw. 
vergessen.
Damals hatten übliche Voltmeter 20 oder 25kOhm, und wurde in 
Schaltplänen so angegeben, womit man gemessen hatte - wenn man sich 
nicht dran hielt, war Umrechnen angesagt (und ergab trotzdem nix genaues 
mehr).
Und wenn man dynamische Vorgänge messen will, dann kommen die 
parasitären C und L dazu ...

: Bearbeitet durch User
von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>Hier ist das Bild von 150 Sekunden. Nach 120 Sekunden ist V_drain wieder
>>bei 24 V angekommen.
>
> Aber nicht mit Z-Diode, sondern Freilaufdiode.

Ja. Die Z-Diode hab ich rausgeworfen, nachdem ich jetzt weiß, dass die 
13 V nicht echt sind und deshalb eine sinnvolle Bestimmung der 
Z-Spannung nicht möglich ist. Die Freilaufdiode kannte ich noch nicht so 
an der Stelle, aber da es unabhängig ist und weiter oben als 
„ordentlicher“ beschrieben wurde und auch sonst keine Verschlechterung 
zu bringen scheint (insbesondere beim Nachschwingen), hab ich die jetzt 
einfach behalten.

Dann kann man da Leitungslänge anschließen, wie man will. Irgendwann 
schalten die LEDs halt nicht mehr schnell genug, es wird vermutlich HF 
produzieren, aber es geht hoffentlich nix kaputt.

Außer irgendwann schlägt nebenan der Blitz ein und die Leitung empfängt 
zur Abwechslung ganz viel HF und anderes gruseliges Zeug. Um das Thema 
kümmer ich mich ein andermal.

von Yves G. (ygoe)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Jetzt muss ich nochmal nachfragen. Die Schaltung habe ich von 1 auf 2 
Meter LED-Streifen erweitert. Die gesamte Leitungslänge (inkl. 
LED-Streifen) ist auf 5 m berechnet. In der Simulation schwingt die 
ganze Chose beim Abschalten schon sehr. Ohne Freilaufdiode betrüge die 
Spannung an Drain über 60 V. Der Strom über selbige steigt in der Spitze 
auf 0,8 A. Die gewählte Diode hält das vermutlich gar nicht aus.

Gleichzeitig sehe ich im Testaufbau mit 5 m LED-Streifen und nochmal 
1,5 m Zuleitung keineswegs so extreme Schwingungen. Es schwingt wohl, 
aber nur wenig und kurz. Allerdings zeigt das Oszi hier ja auch völlig 
falsche Spannungen an.

Kann ich jetzt mal davon ausgehen, dass meine Simulation falsch ist und 
auch die einfache Freilaufdiode für einen weiteren Testaufbau auf 
Platine schon halten wird? So langsam bekomme auch ich das Gefühl, dass 
die Simulation zu völlig falschen Ergebnissen führt. Naja, zumindest 
habe ich dadurch einen besseren Eindruck bekommen, wie sich die Dinge 
grundsätzlich verhalten, und konnte ein paar grundlegende Größen grob 
einstellen. Jetzt geht es vermutlich mit echten Messungen weiter. Oder 
falls das nicht möglich ist, eben mit Funktions- und Langzeittests unter 
zunehmend extremeren Bedingungen (mehr LEDs, mehr Leitungslänge, höhere 
PWM-Frequenz), bis etwas kaputt geht.

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Du solltest dir besser erst mal mit den Grundlagen der HF-Technik 
vertraut machen. Dein Erstazschaltbild für die 5m Leitung ist bei 
Signalen im Nanosekundenbereich einfach nur unsinnig.

Und die LED-Streifen geben die Wirklichkeit so auch nicht annähernd 
wieder.

von Wühlhase (Gast)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Kann ich jetzt mal davon ausgehen, dass meine Simulation falsch ist und
> auch die einfache Freilaufdiode für einen weiteren Testaufbau auf
> Platine schon halten wird? So langsam bekomme auch ich das Gefühl, dass
> die Simulation zu völlig falschen Ergebnissen führt.

Blätter doch nochmal an den Anfang zurück...da wurde dir einiges über 
Simulationen und deren Verhalten zur Realität erzählt. ;)

von Helge (Gast)


Lesenswert?

die Simulation für die Leitung ist falsch, wenn die sich auf den 
aufgeklebten LED-Streifen bezieht. Der hat wesentlichen 
Leitungswiderstand, über den Alu nennenswert Kapazität, und zusätzlich 
die ganzen Widerstände und LED. Der Leiterzug im Streifen schwingt 
nicht. Nur die Zuleitung, wenn die als lose Draht und nicht als 
verdrillte Leitung ausgeführt ist. Dann simulieren nicht als Pi-Glied 
sondern als verlustbehaftete Leitung.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> ganze Chose beim Abschalten schon sehr. Ohne Freilaufdiode betrüge die
> Spannung an Drain über 60 V. Der Strom über selbige steigt in der Spitze
> auf 0,8 A. Die gewählte Diode hält das vermutlich gar nicht aus.

Doch, guck doch mal in diverse Datenblätter der 1N4148, z.B. die beiden 
bei Reichelt. Das eine sagt 500mA bei <1s, das andere 2A bei <1µs, was 
in Deinem Falle ganz gut dazu paßt, denn Du hast nur 0,8A in 150ns - 
also noch voll im Rennen (wird aber eng werden, bzw. mußt auf 1A-Dioden 
umsteigen, wenn Du mit hohen Frequenzen pulsen willst).
Daß das so schön in der Simu schwingt einfach daran, weil Deine 
Bauteilmodelle (L und Cs) offensichtlich zu ideal sind. Also kein 
parasitärer ohmscher Widerstand oder sonstige Verlust-Parameter mit drin 
ist.

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)



Lesenswert?

Yves G. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>> Also, alle Dateien in ein Verzeichnis kopieren. Und schon läuft es.
>
> Dann kommt dieser Fehler:
>
> LTspice XVII
> Could not open include file Infineon-Spice File
> IRF7341-SM-v01_00-EN.spi
> OK
>
> Ich habe es auch nicht geschafft, das benannte Modell in meiner Datei
> auszuwählen. inc-Anweisung hab ich eingefügt, aber das Modell steht nach
> wie vor nicht zur Auswahl.

Das Modell für den IRF7341 hatte ich leider übersehen. Es war aber auch 
nicht  der Kern um das es ging. Zudem hätte man sich das Modell auch 
selbst bei Infineon holen können. Die Quelle stand ja hier direkt im 
Namen.

Die Simulation MOSFET_TEST_5 war schon für die finale Auswahl gedacht. 
Ich habe jetzt MOSFET_TEST_2 mit allen Kandidaten angehangen.

Bei der Einbindung des Modells muß man eine Kleinigkeit beachten. In die 
.INCLUDE - Anweisung muß der Dateiname des Modells verwendet werden. Im 
Screenshot siehst Du den Component Attribute Editor. Den öffnet man in 
dem man mit der Maus auf das MOSFET - Symbol in der Simulation geht und 
die rechte Maustaste drückt. In MOSFET_TEST_2 hat der IRF7341 den Inst. 
Namen U1. Unter VALUE trägt man dann den Namen der in der Modell - Datei 
steht ein. Die Zeile ist hier im Modell ganz zu Anfang aufgeführt, 
".SUBCKT irf7341pbf 1 2 3".

Für den IRF7341 ist irf7341pbf einzutragen.
1
.SUBCKT irf7341pbf 1 2 3
2
**************************************
3
*      Model Generated by MODPEX     *
4
*Copyright(c) Symmetry Design Systems*
5
*         All Rights Reserved        *
6
*    UNPUBLISHED LICENSED SOFTWARE   *
7
*   Contains Proprietary Information *
8
*      Which is The Property of      *
9
*     SYMMETRY OR ITS LICENSORS      *
10
*Commercial Use or Resale Restricted *
11
*   by Symmetry License Agreement    *
12
**************************************
13
* Model generated on Nov 10, 16
14
* MODEL FORMAT: SPICE3
15
* Symmetry POWER MOS Model (Version 1.0)
16
* External Node Designations
17
* Node 1 -> Drain
18
* Node 2 -> Gate
19
* Node 3 -> Source
20
M1 9 7 8 8 MM L=100u W=100u
21
.MODEL MM NMOS LEVEL=1 IS=1e-32
22
+VTO=2.20379 LAMBDA=0 KP=31.564
23
+CGSO=6.86969e-06 CGDO=3.96049e-07
24
...
25
...
26
...

mfg Klaus

von Yves G. (ygoe)


Lesenswert?

Antwort von Infineon: Man hat kein solches Modell und möchte auch keins 
erstellen, da das Produkt abgekündigt ist und ich es nur für ein 
Hobbyprojekt benötige.

Den Hinweis mit der Abkündigung fand ich interessant. (Steht auch bei 
Mouser. Reichelt weiß sowas natürlich nicht.) Ich hab zwar noch ein paar 
davon da, aber langfristig könnte ich auf diesen Transistor vermutlich 
nicht so richtig bauen. Dann spar ich mir jetzt auch erstmal die Tests 
und mache mit dem IRLML6346 weiter.

von Michel M. (elec-deniel)


Lesenswert?

.. und ein Vergleichs- oder Nachfolgetyp ?!
Sonst hier mal nachfragen https://groups.io/g/LTspice
Viel Erfolg.  :-)

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.