funktioniert meine Inverterschaltung?

[Manuel N. (manuelambaum)]

Hi,

Im Anhang habe ich ein Bild einer Inverterschaltung. Meine Frage ist 
nun, ob ich diese richtig aufgezeichnet habe. Den Schalter "K1" im Bild 
ersetze ich später gegen einen Signalausgang von meinem I2C GPIO 
Expander. Also der Ausgang dieses Expanders zieht sein PIN entweder auf 
0V oder halt nicht auf 0V.

Stimmt auch die Platzierung der Widerstände? Oder habe ich sonst was 
vergessen?

Könnte ich die 5V Spannung an den Widerständen "R33" und "R29" auch 
gegen 3.3V ersetzen? Was müsste ich dafür an der Schaltung ändern, damit 
die Wirkung gegenüber dem 5V gleich bleibt?

Danke im Vorraus

[Achim M. (minifloat)]

Manuel N. schrieb:
> Stimmt auch die Platzierung der Widerstände?

Ja

Manuel N. schrieb:
> Oder habe ich sonst was vergessen?

R30 kann entfallen.
Der MOSFET wird schleichend eingeschaltet, weil kein aktives Gate laden 
stattfindet, stattdessen langsam über R29 und R32. Für Ausschalten 
könnte es ok sein.

Manuel N. schrieb:
> Könnte ich die 5V Spannung an den Widerständen "R33" und "R29" auch
> gegen 3.3V ersetzen?

folgendes habe ich über den GL10N10B4S rausgefunden:
______________________________________
100V 10A 110mΩ@10V,10A 40W 2.5V@250uA 3pF@50V N Channel 255pF@50V 
4nC@10V +175℃@(Tj) TO-252 MOSFETs ROHS

Category: Transistors / MOSFETs
Specifications:

    Drain Source Voltage (Vdss): 100V
    Continuous Drain Current (Id): 10A
    Drain Source On Resistance (RDS(on)@Vgs,Id): 110mΩ@10V,10A
    Power Dissipation (Pd): 40W
    Gate Threshold Voltage (Vgs(th)@Id): 2.5V@250uA
    Reverse Transfer Capacitance (Crss@Vds): 3pF@50V
    Type: N Channel
    Input Capacitance (Ciss@Vds): 255pF@50V
    Total Gate Charge (Qg@Vgs): 4nC@10V
    Operating Temperature: +175℃@(Tj)
______________________________________

Die 110mΩ erreicht man nur bei 10V Vgs. Bei dir sind es nur 5V, später 
nur 3,3V. Hast du irgendwo ein Ugs-Id-Kennfeld?

mfg mf

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Manuel N. schrieb:
> von meinem I2C GPIO Expander. Also der Ausgang dieses Expanders zieht
> sein PIN entweder auf 0V oder halt nicht auf 0V.
Der geheime IO-Expander hat tatsächlich einen Open-Collector-Ausgang? 
Kannst du den nicht auf Push-Pull konfigurieren? Dann müsste man nicht 
mit irgendwelchen Pullups herumhantieren...

Warum brauchst du eigentlich einen Inverter? Kannst du nicht einfach den 
invertierten PWM-Wert ausgeben? Oder die Signalpolarität in der software 
drehen? Eine Zeile Software kostet normalerweise weniger als 3-4 
zusätzliche Bauteile.

Achim M. schrieb:
> Der MOSFET wird schleichend eingeschaltet
Das ist besonders schlecht, wenn man dann auch noch das Kürzel "PWM" im 
Schaltplan findet.

Den Mosfet hätte ich übrigens nicht "PWM-LED10" benannt, sondern einfach 
"Q2".

Achim M. schrieb:
> Die 110mΩ erreicht man nur bei 10V Vgs.
Deshalb würde ich 1. einen tauglichen Logic-Level-Fet und 2. eine aktive 
Treiberstufe empfehlen. Da reichen schon 6 parallelgeschaltete Inverter 
eines 74HC04.

[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

[Falk B. (falk)]

Lothar M. schrieb:
>> Die 110mΩ erreicht man nur bei 10V Vgs.
> Deshalb würde ich 1. einen tauglichen Logic-Level-Fet und 2. eine aktive
> Treiberstufe empfehlen. Da reichen schon 6 parallelgeschaltete Inverter
> eines 74HC04.

Kann man machen, braucht man hier aber eher nicht. Ein 74HC Gatter hat 
bei 5V ca. 50 Ohm Ausgangswiderstand, das reicht für moderate 
PWM-Frequenzen und "normale" MOSFETs.

Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"

[Falk B. (falk)]

Manuel N. schrieb:

> 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.

Genau DAS hast du mit deinem "Treiber" aber erreicht ;-)
Dein Treiber ist laienhaft und dementsprechend schlecht. Wirf das alles 
weg und nimm einen oder mehrere 74HC04. Ein Gatter / Kanal reicht, man 
muss nix parallel schalten.

> 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?

Ja. Aber da das erst nach der Konfiguration passiert und nicht direkt 
beim Einschalten, brauchst du den externen Pull-Up Widerstand.

> Ändert sich durch das auch die logik
> des Ausgangssignals?

Nein. Der Ausgang kann dann nur nach HIGH deutlich mehr Strom schalten.

Als MOSFET empfiehlt sich der Klassiker IRLZ34N, ein 5V Logic Level 
MOSFET; der gut und gerne 20A schalten kann.

[c-hater (Gast)]

Manuel N. schrieb:

> Ich habe euch nicht mein
> gesamtes vorhaben mitgeteilt, was mir leid tut.

Na wenigstens tut es dir leid.

> 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.

Nicht wirklich. PCA9632-Ausgänge sind nach einem Reset (auch einem 
PowerOn-Reset) schlicht hochohmig, also praktisch fast nicht vorhanden. 
Es genügt also ein Pulldown von so 10kOhm vom Gate des MOSFET nach GND, 
um den stabil im Zustand "nicht angesteuert" zu halten.

Und dieser Pulldown ist auch schon die ganze nötige Schaltung. Maximal 
kann da noch ein Längswiderstand zum Schutz der Ausgänge des PCF9632 
hinzukommen, das hängt vom konkret verwendeten MOSFET und der maximalen 
Schaltfrequenz ab.

> Meine Idee war

Schlicht falsch.

> Ich habe meinen PCA9632 mit open drain konfiguriert

Auch falsch.