1.5kHz PWM Dimmung mit MOSFET, wie?

[Manuel N. (manuelambaum)]

Hi,
Ich möchte mit meinem PCA9632 (i2c PWM CHIP) ein LED-Strip auf 1.56kHz 
dimmen. Ich habe eine funktionierende Schaltung, jedoch möchte ich einen 
Gate-Widerstand einfügen, damit der PWM Ausgang des PWM-Chips ein wenig 
sorgfältiger betrieben wird.
Gleichzeitig habe ich aber bedenken, dass der MOSFET dann zu lange zum 
durchschalten hat, da der Gate-Widerstand den Strom ja begrenzt. Da ich 
das im Moment leider nicht selbst ausprobieren kann, würde gerne in 
diesem Forum Antwort auf meine Frage kriegen und auch noch die 
Hintergründe etc. erfahren.

Im Anhang liegt ein Foto der Mosfet-Ansteuerung. Habe die 
Widerstandswerte auf den Mosfet abgestimmt, dass noch der nötige 
Laststrom von ca. 3A gut fliessen kann.

Meine Hintergedanke war, dass ein möglichst hoher Strom fliesst, welcher 
gemäss i2c PWM Chip noch machbar ist, damit der Mosfet entsprechend 
genug schnell schaltet. Habe zum Zeitpunkt des Designens der Schaltung 
nicht an die Einschaltstromspitzen durch die "Kapazitive" Wirkung am 
Mosfet gedacht.

Danke

[Achim M. (minifloat)]

R3 bringt nichts.
R10 muss als Bleeder größer sein, einige zehn kOhm.

Manuel N. schrieb:
> dass ein möglichst hoher Strom fliesst, welcher gemäss i2c PWM Chip
> noch machbar ist, damit der Mosfet entsprechend genug schnell schaltet.

Ein-/Ausschaltvorgang
Wann würde das Ugsth für deinen vorgesehenen Betrieb erreicht?
Wie lange ist der Mosfet dazu im Linearbetrieb, wie lang ist die 
Miller-Plateauzeit?

Vielleicht kannst du einen Gatetreiber aus zwei Emitterfolgern und einem 
einfachen Levelshifter stricken. Der kann dann auch aus den 12V 
betrieben werden.

mfg mf

[Manuel N. (manuelambaum)]

Achso, ich dachte die ganze Zeit, dass man noch pullup/pulldown 
widerstände an solchen PWM Chips verwenden muss. Dies wird also intern 
gemacht?

Hab die Seite des Blockdiagramms vom PWM dimmer angefügt. Kann mir 
jemand die Endstufe aus den beiden Mosfets erklären? Ist das Dann quasi 
ne Halbe H-Brücke?...wo entweder der Eine Mosfet auf VDD zieht oder der 
andere auf VSS?

Gemäss angefügten Diagramm aus dem Datenblatt des Mosfets ist die 
minimale Gate-Source Spannung 2.5V. Bei 5V Drain-Source Spannung kann 
der dann ca. 7,5A schalten...hab aber nur ca. 3A zu schalten bei einer 
Drain-Source Spannung von 24V für meine LED-Strips.

Der R10 dient ja dann nur dazu, den Mosfet sauber auf GND zu ziehen 
oder?

Wie rechne ich nun unter der obigen verwendung die Widerstandswerte etc. 
aus?

[MaWin (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Im Anhang liegt ein Foto der Mosfet-Ansteuerung

Was sollen R3 und R10 ?

Ja, ein hochohmiger (10k bis 100k) als R10 kann sinnvoll sein damit der 
Ausgang bei high-z nicht den MOSFET einschaltet, aber R3 ist nie 
sinnvoll.

Der PCF kann 10mA also wären bei 5V für RX 470 Ohm ok. Die Schaltzeit 
eines MOSFETs mit 1nF Gate-Kapazität liegt dann bei 0.5us, kein Problem 
bei 1kHz PWM.

[Manuel N. (manuelambaum)]

Danke für die Antworten. Nun, mein eigentliches Ziel ist es, mit einem 
I2C PWM-Dimmer ein LED-Strip zu dimmen. Ich habe euch nicht mein 
gesamtes vorhaben mitgeteilt, was mir leid tut.

Problem das ich habe: Ich habe einen Mosfet an meinem PCA9632 I2C PWM 
Chip, welchen ich zum dimmen meines LED Strips verwende. Wenn ich die 
ganze einrichtung einschalte, jedoch den PCA9632 noch nicht 
initialisiert habe, erhalte ich 3.3V am Ausgang des PCA9632 welcher 
meinen NMOS zum leiten bringt. Mein wunsch ist jedoch, dass die LED erst 
zum leiten gebracht wird, wenn ich den PCA9632 initialisiert habe. Da 
bringt auch die softwareseitige invertiertung des PCA9632 nichts, da 
diese ja erst nach der Initialisierung zum Tragen kommt.

Meine Idee war dann, einen zweiten NMOS in Serie zu schalten, welcher 
erst dann zu leiten beginnt, wenn mein PCA9632 initialisiert wurde. 
Diesen wollte ich von der logik natürlich invertieren, da sonst mit 
diesem MOSFET das gleiche passieren würde wie mit dem anderen 
PWM-Mosfet.

Warum ich nicht den NMOS welcher durch den PCA9632 angesteuert wird, 
invertierte: Ich kenne mich nicht sehr gut aus, jedoch ist die 
PWM-Frequenz 1.5kHz. Ich habe ein wenig angst, dass durch eine 
leihenhafte inverterschaltung das Signal zu lange zum wechsel von 0auf1 
hat und somit mein LED-Strip nicht mehr sauber gedimmt wird.

Ich habe meinen PCA9632 mit open drain konfiguriert und einen externen 
pullup Widerstand verwendet. Gemäss datenblatt des PCA9632 kann man die 
Ausgänge auch als totem pole konfiguerieren. Dann bräuchte ich keinen 
externen Pullup widerstand oder? Ändert sich durch das auch die logik 
des Ausgangssignals?

Danke

[Stefan F. (Gast)]

Ich würde LED streifen aber lieber nicht ein simpel mit PWM dimmen, weil 
sie dabei eine Menge elektromagnetischer Wellen abstrahlen. Nimm lieber 
einen dimmbaren LED Treiber, aus dem ein halbwegs glatter Gleichstrom 
kommt.

[Prometheus (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Problem das ich habe: Ich habe einen Mosfet an meinem PCA9632 I2C PWM
> Chip, welchen ich zum dimmen meines LED Strips verwende. Wenn ich die
> ganze einrichtung einschalte, jedoch den PCA9632 noch nicht
> initialisiert habe, erhalte ich 3.3V am Ausgang des PCA9632 welcher
> meinen NMOS zum leiten bringt. Mein wunsch ist jedoch, dass die LED erst
> zum leiten gebracht wird, wenn ich den PCA9632 initialisiert habe. Da
> bringt auch die softwareseitige invertiertung des PCA9632 nichts, da
> diese ja erst nach der Initialisierung zum Tragen kommt.

ja, das liegt aber an deiner komischen Beschaltung. An dem PCA9632 sind 
nach dem Einschalten alle Ausgänge hochohmig (high-z) (und ähh, SIEHE 
DATENBLATT!!!). Durch dein Pull-Up und Pull-Down ziehst du das Gate auf 
2,5V.
Der Mosfet hat eine Ugs_th von 1 V bis 2,5 V. Damit wird der schon 
leitfähig.
Lass einfach diesen R3 weg und schon ist das Problem auch gelöst.

[Roland (Gast)]

Prometheus schrieb:
> ja, das liegt aber an deiner komischen Beschaltung. An dem PCA9632 sind
> nach dem Einschalten alle Ausgänge hochohmig (high-z) (und ähh, SIEHE
> DATENBLATT!!!). Durch dein Pull-Up und Pull-Down ziehst du das Gate auf
> 2,5V.
> Der Mosfet hat eine Ugs_th von 1 V bis 2,5 V. Damit wird der schon
> leitfähig.
> Lass einfach diesen R3 weg und schon ist das Problem auch gelöst.

Was dann noch fehlt: und nimm die 'totem pole' Ausgangskonfiguration.

[Roland (Gast)]

Und mach R10 hochohmiger (~10kOhm), sonst fließen die maximal 10mA 
Ausgangsstrom des PCA9632 fast vollständig durch den R10 und es bleibt 
nichts mehr fürs Gate übrig.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Roland schrieb:
> mach R10 hochohmiger...

...und fertig ist die Laube :)

[Hartmut . (rio71)]

Manuel N. schrieb:
> Ich habe ein wenig angst, dass durch eine
> leihenhafte inverterschaltung das Signal zu lange zum wechsel von 0auf1
> hat und somit mein LED-Strip nicht mehr sauber gedimmt wird.
gedimmt wird es dennoch, aber eben mit "viel" verlustleistung im 
mosfet..
Rg (RX) würde ich min. 10 und max. 20 ohm nehmen..