Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mehrere IRF520 Parallel für 12-24V LEDs


von Christian (csteini2k22)


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Hallo,

Ich bin neu hier im Forum und brauche bitte eure Hilfe.


Ich habe vor, 10 Stück LED´s (12-24V, je 3 LED pro Modul) an einem 
Arduino MEGA 2560  zu betreiben, um diese mit Effekt zu dimmen bzw. an- 
und aus zu schalten.

Dafür habe ich mir 10 Stück IRF520 Module geholt, welche mit 
Schraubklemmen und Dupontstecker versehen sind.

Nun habe ich alles versuchsweise verkabelt, den Arduino mit einer 
einfachen Programmierung beschickt und wenn ich die IRF520 nun 
ansteuere, z.B. alles auf 255 dann leuchten auch alle hell.

Wenn ich aber einzelne dimmen will, flackern einige sowie das manche 
sich nicht dimmen lassen wollen.

Wenn ich alle ausschalte mit Wert 0 leuchten einige noch schwach 
und/oder flackern.

Selbst wenn ich den Arduino komplett abziehe, auch von allen IRF520, 
flackern die LED´s, manche leuchten schwach und manche sind aus.

Kann es sein, dass die IRF520 ne Art Kriechstrom durchlassen?

Ich hab öfters gelesen, dass die IRF520 mit höherer Spannung effektiver 
arbeiten.

Wie kann ich das eventuell realisieren?

Ansonsten denke ich, dass ich sicherlich etwas vergessen habe.

Im Anhang ist ein Schaltplan. Ist mit Paint gezeichnet, ich freu mich 
schon auf Kommentare zu diesen Bild... :p

Schön wärs wenn mir jemand helfen könnte.

Falls dafür noch Fragen sind, ich kann ja auch mal ein Video bei Youtube 
hochladen, wie sich das so gerade verhält.

Vielen Dank vorab.

Mfg.

Steini

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christian schrieb:
> Ich hab öfters gelesen, dass die IRF520 mit höherer Spannung effektiver
> arbeiten.

Vor allem am Gate. Der IRF520 ist nicht dazu gedacht, direkt von 
Logikpegel durchgesteuert zu werden. Du solltest MOSFets nehmen, die 
dafür gedacht sind, wie z.B. IRLZ34N oder IRLZ44N.
Dann sorge dafür, das die Masseleitung von LED und Platinen alle auf 
gleichen Level liegen, am besten nicht über die Arduinoleiste, sondern 
gleich an der Netzteilverdrahtung.

: Bearbeitet durch User
von Thomas B. (thombde)


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Wenn Du die Stecker abziehst steht das Gate nackig im freien und weiß 
nicht wo es hin soll.
Also irgendwie Pullup oder Pulldown sollte schon dran sein.

Den Schaltplan zu lesen macht kein Spaß,

Höhere Spannung ist immer gut.

Was sind das für Module, sind da Widerstände drauf?

von Gerald B. (gerald_b)


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Zum Einen, wie schon gesagt, ist der IRF520 denkbar ungeeignet. Zum 
Anderen ist ein Fertigmodul eine Art Wundertüte. Hast du zu dem Modul 
vom Händler bzw. Hersteller einen Schaltplan?
Ok, es ist auch keine Wissenschaft, sich die Schaltung aus dem Modul 
herzuleiten, nur wer dazu in der Lage ist, braucht sich auch kein 
Fertigmodul kaufen, sondern kann sich gleich was selbst zusammenlöten. 
Für "sonderbare Nebeneffekte" kann allerlei in der unbekannten Schaltung 
verantwortlich sein. Z.B. ein kleiner Kondensator, damit der offene 
Eingang nicht als Antenne für Radiosender oder Netzbrumm wirkt. Ist nur 
bei PWM suboptimal, da er dann integrierend wirkt und sich am Gate eine 
Analogspannung einstellt. Zu hochohmige Widerstände, die das schnelle 
Umladen der Gatekapazität behindern, oder, oder...
So ein Fertigmodul kann mehr Probleme verursachen, als es verspricht zu 
lösen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich hoffe nur, das das Dings nicht als 'Arduino kompatibel' verkauft 
wurde, denn das ist ein IRF520 wirklich nicht.

von Stefan K. (stk)


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Den IRF520 gibt es von vielen Herstellen mit, laut der verschiedenen 
Datenblätter, vergleichbaren Daten. Mit etwas Glück kann die Ansteuerung 
mit 5V für nicht zu hohe Ausgangsströme reichen. Vielleicht auch nur bei 
bei einigen deiner Module. Teste zunächst mal mit einzelnen Modulen.
Die Verbindung 5V vom Arduino zu den VCC Anschüssen der Module kannst du 
weglassen, der scheint auf den Modulen nicht genutzt zu werden. GND zur 
Stiftleiste kannst du auch weglassen, das ist mit der GND Schraubklemme 
verbunden. Eine solide Leitung vom GND der Netzteilbuchse zur 
Schraubklemme sollte reichen

Matthias S. schrieb:
> Dann sorge dafür, das die Masseleitung von LED und Platinen alle auf
> gleichen Level liegen

Nein. An den LEDs gibt es keine Masseleitung. Die hängen parallel an 
VIN/V+ und V- soll über den MOSFET nach GND geschaltet werden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Stefan K. schrieb:

> Nein. An den LEDs gibt es keine Masseleitung. Die hängen parallel an
> VIN/V+ und V- soll über den MOSFET nach GND geschaltet werden.

Gemeint ist natürlich die Masse an den LED Endstufen. Hättest du dir 
aber denken können.
Und nein, ein IRF520 wird nicht zuverlässig funktionieren.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Georg M. schrieb:
> https://oshwlab.com/adrirobot/irf520-mosfet-switch-module

Jaja, wieder mal das Internet. Ist schon eine Frechheit, das mit der 
Arduino Platine so ins Netz zu stellen. Und 1k Pulldown macht das nicht 
besser.

von Georg M. (g_m)


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von Michael B. (laberkopp)


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Christian schrieb:
> Wenn ich aber einzelne dimmen will, flackern einige sowie das manche
> sich nicht dimmen lassen wollen.

Das hat jedenfalls nichts mit den fur 5V Ansteuerung untauglichen IRF520 
zu tun.

Christian schrieb:
> Selbst wenn ich den Arduino komplett abziehe, auch von allen IRF520,
> flackern die LED´s, manche leuchten schwach

Das darf wegen der auf den Platinen befindlichen 1k pull down 
Widerständen gar nicht passieren.

Hier liegt also viel mehr im Argen als ungeschick gekauftes 
'Kinderspielzeug'.

Während das erste Flackern auch mit falschem Program erklärbar wäre, ist 
das Leuchten obwohl abgezogen nicht vom uC abhängig.

Prüfe deine IRF520 Platinen einzeln: Platine an 12V, LED an ihren 
Ausgang, und den Schalteingang z.B. über einen Taster mit +12V von der 
Stromversorgungsklemme verbinden, nicht mit VCC vom Steuereingang.

Dann sollte der Taster die LED einschalten. Geht nicht mal das, hat man 
dir defekte Platinen verkauft (die LED scheinen direkt an 12V ja zu 
funktionieren  es sind nicht nur 3 LED drin sondern zumindest auch ein 
Vorwiderstand).

Nicht schlimm, denn die IRF520 sind eh ungeeignet. Besorge dir z.B. die 
schon angesprochenen IRLZ34, dann halt ohne Platine. Wen du 2 Beinchen 
nach hinten und einen nach vorne biegst, gehen deren Beinchen auch in 
Schraubklemmen rein.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Thomas B. schrieb:
> Den Schaltplan zu lesen macht kein Spaß,

Ich begreife den nicht und schon garnicht, warum pro Modul sieben 
Anschlüsse verkabelt sind.

Auch die Fragestellung "parallel" ist sinnfrei, der will doch wohl 10 
Lampen mit 10 Modulen individuell schalten, da ist nichts parallel oder 
bestenfalls deren Stromversorgung.

Gerald B. schrieb:
> Ok, es ist auch keine Wissenschaft, sich die Schaltung aus dem Modul
> herzuleiten, nur wer dazu in der Lage ist, braucht sich auch kein
> Fertigmodul kaufen, sondern kann sich gleich was selbst zusammenlöten.

Genau so mache ich das, Transistor / Relais .. bekomme ich selbst hin.

Matthias S. schrieb:
> Ich hoffe nur, das das Dings nicht als 'Arduino kompatibel' verkauft
> wurde,

Suche mal bei Ali oder Ibäh nach Arduino, das wird dieser untaugliche 
Plunder in Massen angeboten. Und Schaltpläne gibt es da schonmal 
garnicht, die darf man erraten.

von Christian (csteini2k22)


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Grüße nochmal,

erstmal recht vielen Dank für die vielen schnellen Antworten!

Das das IRF520 nicht wirklich Arduino-kompatibel ist, war mir nicht 
klar.

Dieser ganze Aufbau war eher ein Probieren wie es funktioniert.

Auch das ganze einzelne Kabelgelege war eher sinnfrei, ich weiß.
Wollte damit nur etwaige Fehler darüber ausschließen. Und ich weiß das 
der Plan nach Mist aussieht...

Jedenfalls werde ich mich mal um die IRLZ34 kümmern sowie ordentliche 
PullDown-Widerstände.

Müsste die PWM-Frequenz am Arduino dafür umgestellt werden?
Wenn ja, welche ist besser für die IRLZ34 geeignet?

Das spätere Programmieren mit der IDE ist für mich kein Hexenwerk. Das 
kann ich mittlerweile schon ziemlich gut aus dem ff.



Danke nochmals

und schönen Abend.

Mfg.

Christian

von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Moin, ich hab noch mal ne alte Schaltung gefunden, die gut funktioniert 
hat. Vielleicht ist das eine Anregung für Dich, Deine Treiber zu 
erweitern. Wenn Deine Lampen eine getaktete Stromquelle enthalten und du 
die Lampen mit PWM dimmen möchtest, kann es leicht zu unerwünschten 
Effekten führen.
Gruß Carsten

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christian schrieb:
> Müsste die PWM-Frequenz am Arduino dafür umgestellt werden?
> Wenn ja, welche ist besser für die IRLZ34 geeignet?

Du hast nie geschrieben, welche du im Moment benutzt. Es hängt stark 
davon ab, welches Flimmern du als lästig empfindest. Ich benutze meist 
4kHz, aber das gibt hier wieder einen Flamewar von Leuten, die sagen, 
das 500Hz auch reichen. Für jeden MOSFet ist das alles ohne Probleme 
machbar, der bekommt höchstens ab 500kHz nicht mehr ganz so steile 
Flanken beim Schalten hin.

Wenn du auf deinen Platinchen den IRF520 gegen den IRLZ34 oder IRLZ44 
tauschst und den Pulldown Widerstand auf 10kOhm - 100kOhm erhöhst, 
kannst du die Dingelchen auch weiter verwenden.

von Harald W. (wilhelms)


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Christian schrieb:

> Das das IRF520 nicht wirklich Arduino-kompatibel ist, war mir nicht
> klar.

Nun, ein Blick ins Datenblatt des IRF520 hilft da weiter. Dort sieht
man, das mit Ugs=4,5V gerademal 1A geschaltet werden können.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Und vergesst bitte die breite Streuung nicht. Ugsth ist mit min. 2V und 
max. 4V spezifiziert und das sind dann gerade mal 250µA Ids.
Die Kurve im Vishay Datenblatt z.B. ist lediglich 'typical'. Mit ein 
wenig Pech und einem chin. Fake kriegste mit 5V Ugs gerade mal 300mA da 
durchgequetscht.

Der IRF520 gehört zum Urgestein und hat in Anwendungen mit mehr 
Gatespannung sicher noch eine Existenzberechtigung. Aber eben nicht bei 
Logiklevel.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Matthias S. schrieb:
> Der IRF520 gehört zum Urgestein ..

.. für analoge Anwendungen, er wurde nicht als Schalter entwickelt.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Manfred P. schrieb:
> .. für analoge Anwendungen, er wurde nicht als Schalter entwickelt.

Das bezweifele ich stark. Erstens ist er für sowas wirklich nicht 
geeignet und zweitens wird davon im Datenblatt nicht das geringste 
erwähnt. Die Jungs reden von 'Fast Switching' und 'Low On Resistance'. 
Auch keine der Testschaltungen weiter unten hat irgendwelche analogen 
Kriterien. Das ist ein alter MOSFet-Schalter für 100V und so um die 7A.

von Michael B. (laberkopp)


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Harald W. schrieb:
> Nun, ein Blick ins Datenblatt des IRF520 hilft da weiter. Dort sieht
> man, das mit Ugs=4,5V gerademal 1A geschaltet werden können.

Warum stirbt der Unsinn nicht aus.

Dort steht, dass man zum Schalten 10V ans Gate anzulegen hat.

Drain-source on-state resistance RDS(on) VGS = 10 V ID = 5.5 A b - - 
0.27 Ω

Dein Diagramm
Fig. 1 - Typical Output Characteristics
sagt dass man bei 4.5V UGS über 10V Verlust zwischen D und S hat wenn 1A 
fliesen soll, also über 10 Ohm Widerstand hat statt 0.27 Ohm.

Und das Diagramm ist 'typical', das Exemplar was man selber hat kann fur 
diese Kurve eine ganze andere Gate-Spannung benötigen. Da UGSth von 2 
bis 4V reicht kann die Kurve also auch mit UGS von 3.18V oder 6.36V 
erreicht werden.
Mitnichten ist das die Kurve die sein Mosfet mit 4.5V schafft.

Keine Ahnung warum ständig derselbe Blödsinn erzählt wird, wohl von 
Leuten die nie einen MOSFET zum Vermessen in der Hand hatten.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die letzten PowerMOSFET, die auch für halbwegs Linearbetrieb gedacht 
waren, waren die von Siliconix z.B. VN0600D. Danach ging der Zug 
heftigst in Richtung Schaltbetrieb. Soäter kamen dann wieder welche für 
Linearbetrieb für Audio und Kurzwelle auf.

Hohe Gatespannung zeigt auf Linearmöglichkeit.

Der IRF540 wurde auch gerne für HF mißbraucht. Billig, aber keine gute 
Effizienz. Oder drei 2N7000 parallel für class-E.

von Michael B. (laberkopp)


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Abdul K. schrieb:
> Hohe Gatespannung zeigt auf Linearmöglichkeit.

Nicht wirklich.

Die beste Linearmöglichkeit haben laterale MOSFETs (2SJ49/2SK134, 
BUZ900) und die haben eine geringe Schwellspannung, unter 1V (was auch 
noch einen Vorteil bei der Parallelschaltung ergibt).

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Abdul K. schrieb:
> Die letzten PowerMOSFET, die auch für halbwegs Linearbetrieb gedacht
> waren, waren die von Siliconix z.B. VN0600D
Soweit ich weiss, werden die heute wie Goldstaub gehandelt und niemand 
stellt V-Fets noch her. Das war mal kurz ein Hype und dann waren se 
wieder wech.

von Michael B. (laberkopp)


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Matthias S. schrieb:
> Soweit ich weiss, werden die heute wie Goldstaub gehandelt und niemand
> stellt V-Fets noch her. Das war mal kurz ein Hype und dann waren se
> wieder wech.

Na ja, irgendwie sind alle Trench-FETs auch VMOS nur die Gräben wurden 
tiefer und schmaler.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Matthias S. schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> .. für analoge Anwendungen, er wurde nicht als Schalter entwickelt.
>
> Das bezweifele ich stark. Erstens ist er für sowas wirklich nicht
> geeignet und zweitens wird davon im Datenblatt nicht das geringste
> erwähnt. Die Jungs reden von 'Fast Switching' und 'Low On Resistance'.

Du darfst gerne Dinge bezweifeln, die Du nicht kennst.
'Fast Switching' und 'Low On Resistance' steht auch im Datenblatt des 
IRF540, mit dem die ANT-Nachrichtentechnik Leistungsverstärker in Serie 
gefertigt hat. Suche nach LV150 / LV300, ja, wirklich 150 Watt 
Sinus-Dauerleistung bzw. zwei Endstufen als Brücke mit 300 Watt.

Die Dinger mögen schnell schalten, na ja, für damalige Verhältnisse. Es 
gibt einen Bereich unterhalb, wo die sich gut für analoge Anwendungen 
einsetzen lassen.

Wenn ich die Daten des IRF520 angucke, ist der sogar recht flach:
"Forward Transconductance [..] 2.7 S"

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Manfred P. schrieb:
> Du darfst gerne Dinge bezweifeln, die Du nicht kennst.

Ich kenne die 'Dinge' sicher besser als du. Wenn im Datenblatt nicht das 
geringste über analoge Anwendungen steht und der Hersteller das 
eigentlich wissen muss, handelt es sich wieder mal um eine Urban Legend, 
die mit irgendwelchen YT Videos bewiesen werden soll.
Ich weiss, das es Spinner gibt, die analoge Endstufen mit solchen IRF 
MOSFets bauen, das bedeutet aber nicht, das es sinnvoll ist oder gar, 
das dieses Bauteil dafür hergestellt wurde.

Manfred P. schrieb:
> mit dem die ANT-Nachrichtentechnik Leistungsverstärker in Serie
> gefertigt hat.

Du Spassvogel redest da von C-Betrieb, für die ein analoger MOSFet nicht 
gebraucht wird.

von Ralf D. (doeblitz)


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Matthias S. schrieb:
> Ich weiss, das es Spinner gibt, die analoge Endstufen mit solchen IRF
> MOSFets bauen, das bedeutet aber nicht, das es sinnvoll ist oder gar,
> das dieses Bauteil dafür hergestellt wurde.

Du meinst Spinner wie die Ingenieure von International Rectifier, die 
genau das in AN-948 beschreiben (für IRF532, nicht IRF520, aber …) ?

Analoganwendugnen waren wohl nicht das Designziel bei diesen 
Transistoren, aber das heißt umgekehrt nicht, dass sie dafür ungeeignet 
sein müssen.

von Michael B. (laberkopp)


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Ralf D. schrieb:
> Du meinst Spinner wie die Ingenieure von International Rectifier, die
> genau das in AN-948 beschreiben (für IRF532, nicht IRF520, aber …) ?

Na ja, eher der marketinggewünschte Versuch, das Produkt an den Mann zu 
bringen, auch wenn es dafür nicht besonders geeignet ist.

Die meisten MOSFET Verstärker hatten die MOSFETs im Spannungswandler und 
normale Bipolartransistoren in der Endstufe.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ralf D. schrieb:
> Analoganwendugnen waren wohl nicht das Designziel bei diesen
> Transistoren, aber das heißt umgekehrt nicht, dass sie dafür ungeeignet
> sein müssen.

Genau das hat Manfred aber behauptet und dem habe ich widersprochen. Und 
der IRF532 ist übrigens ein anderes Modell als der IRF520.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Michael B. schrieb:
> Die meisten MOSFET Verstärker hatten die MOSFETs im Spannungswandler und
> normale Bipolartransistoren in der Endstufe.

Der LV150 hatte keinen Wandler, der wurde als -B-Version mit +/-27Volt 
gespeist und die FETs waren die Endstufe.

Matthias S. schrieb:
> Genau das hat Manfred aber behauptet und dem habe ich widersprochen.

Und das sehr kompetent:
Matthias S. schrieb:
> Ich kenne die 'Dinge' sicher besser als du.

Ralf D. schrieb:
> Du meinst Spinner wie die Ingenieure von International Rectifier,

Er meint vermutlich die Ingenieure der ANT-Nachrichtentechnik, ehemals 
Telefunken, die komplett ahnungsfrei Audio-Leistungsverstärker in die 
Serie bringen konnten und das auch noch mit ungeeigneten Bauelementen.

Im Gegensatz zu den 'Fachleuten', die "die 'Dinge' besser als ich 
kennen", hatte ich die Verstärker selbst in den Fingern und die beiden 
Prüfplätze für die Serienfertigung gebaut!

Weil die IRF540 total untauglich für Analogbetrieb sind, habe ich zwei 
davon in meinem Akkutester. Die lassen sich zwischen ungefähr 4 bis etwa 
5 Volt U(GS) vorzüglich als Lastwiderstand steuern.

von Michael B. (laberkopp)


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Manfred P. schrieb:
> Weil die IRF540 total untauglich für Analogbetrieb sind

Sind sie, im Datenblatt gibt es keine DC Kurve, nur 10ms

https://www.vishay.com/docs/91021/irf540.pdf

Es ist also ein reines Vabanque-Spiel, ob sie x Volt bei y Ampere auf 
Dauer durchhalten, oder hotspots mit thermal runayway bilden und 
durchlegieren.

> habe ich zwei
> davon in meinem Akkutester. Die lassen sich zwischen ungefähr 4 bis etwa
> 5 Volt U(GS) vorzüglich als Lastwiderstand steuern.

Es bleibt dir unbenommen, das Risiko einzugehen, aber anderen das zu 
empfehlen, solltest du nicht.

von H. H. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Manfred P. schrieb:
>> Weil die IRF540 total untauglich für Analogbetrieb sind
>
> Sind sie, im Datenblatt gibt es keine DC Kurve, nur 10ms
>
> https://www.vishay.com/docs/91021/irf540.pdf

Bei anderen Herstellern aber schon.

von Christian (csteini2k22)


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Guten Abend allerseits.

Manmanman, ganz schon viel los hier, hätte nie gedacht, dass es mal 
soviel Aufmerksamkeit auf sich zieht was hier bastel...

Vielen Dank erstmal für die rege Diskussion darüber.

Hier mal ein kleines Update:

Ich habe mir die IRLZ34N geholt, mich im Datenblatt umgesehen, etwas 
experimentiert und siehe da, ich kann die IRLZ34N mit dem Arduino gut 
nutzen.
Jetzt funktioniert es so, wie ich es programmieren will.
Der Tipp mit den IRLZ34N war gut, hab diese aber frei (momentan noch im 
Versuchsaufbau) angeklemmt:
  -Gate zu Signal (je ein Pin 2, Pin 3 und Pin 4), komischerweise läuft 
das
   ohne Pulldown...
  -Drain zu allen Masseanschlüssen der LED´s (momentan nur 3, weil
   Versuchsaufbau)
  -Source zu Masse GND Arduino sowie Masse LED´s

Habe kein Flackern mehr, selbst wenn der Arduino abgezogen ist.

Ich werd das ganze mal demnächst wieder mit allen 10 Leds anschließen 
und schauen, ob´s komplett funktioniert.

Aber vielen Dank nochmal an alle!

Bis dahin.

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