Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MosFET schaltet PWM Signal nicht


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von Sandro S. (sandros)



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Hallo Leute,

Habe eine Schaltung erstellt und auch als PCB bestellt.
Das Problem ist aber, dass der MosFET das PWM Signal nicht "verstärken" 
will.

Wenn ich mit dem Oszilloskop draufgehe dann kann man schön das 
Eingangssignal sehen.
Jedoch kriege ich kein sauberes PWM am Ausgang, eigentlich nur Rauschen.
Was jedoch geht, ist wenn ich den Duty Cycle auf HIGH setze geht das 
Rauschen am Drain weg ebenso bei 0% Duty Cycle.

Der MosFET ist ein billiger 2302P/D.
Datenblatt im Anhang.

Ebenso im Anhang ein Screenshot der Schaltung.
Die 5 Volt (VOUT5) kommen von einem AMS1117 5V.

Habe ich einen falschen MosFET gewählt wenn ja warum?

Ich danke euch!
Falls es am falschen MosFET liegt wäre ich froh über einen Vorschlag mit 
dem selben Footprint, da das PCB bereits bei mir liegt und aus China 
kommt.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Falsche Schaltung! Du hast einen Sourcefolger gebaut, da kommt nur noch 
Gatespannung-Thresholdspannung raus. Die Last (was ist das eigentlich?) 
hätte zwischen Drain und +5V gehört, und Source an GND.

von Sandro S. (sandros)


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Wäre es so korrekt?

Was meinst du mit der Frage bei der Last?
Es ist ein PC Lüfter?

Danke dir

von Klaus H. (hildek)


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Die Last, der Lüfter, gehört zwischen die 5V und die Drain vom MOSFET!
So produzierst du PWM-Kurzschlüsse :-).

von Sandro S. (sandros)


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Sorry ich stehe grad komplett auf dem Schlauch.
Der Lüfter ist aber ein 12V Lüfter. Wieso dann zwischen 5V und Drain?

Ich poste mal am besten die ganze Schaltung

Beitrag #7499306 wurde vom Autor gelöscht.
von Volker (_volker)


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Besser so.

von Falk B. (falk)


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Sandro S. schrieb:
> Ich danke euch!
> Falls es am falschen MosFET liegt wäre ich froh über einen Vorschlag mit
> dem selben Footprint, da das PCB bereits bei mir liegt und aus China
> kommt.

Ja und? Man kann einen MOSFET auch gedreht oder hochkannt einlöten! Du 
wirst so oder so keinen Preis damit gewinnen! Früher (tm) hat man so 
einen Popelkram in 10min auf Lochraster aufgebaut!

Dir fehlen die Grudlagen.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Transistor_Grundschaltungen

Man kann den NPN oder PNP-Transistor auch durch einen N-Kanal oder 
P-Kanal MOSFET ersetzen.

NPN ~ N-Kanal
PNP ~ P-Kanal

von Carypt C. (carypt)


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welche spannung hat denn gpio2 ? ein mosfet braucht doch um die 4V am 
gate um überhaupt zu schalten.  naja und anscheinend verwendet die ganze 
welt emitter-schaltung.

von Falk B. (falk)


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Volker (. schrieb:
> Besser so.

Im Prinzip ja, WENN dein Lüfter PWM mag. Viele mögen die nicht, weil sie 
elektronisch kommutiert werden. Wenn dein Lüfter noch ein Tachsignal als 
Ausgang hat und du das nutzen willst, geht die Schaltung nicht. Denn 
dazu muss Masse dauerhaft an Masse liegen. Dann muss man die Schaltung 
umdrehen, P-Kanal MOSFET und Last an Masse.

von Klaus H. (hildek)


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Sandro S. schrieb:
> Sorry ich stehe grad komplett auf dem Schlauch.
> Der Lüfter ist aber ein 12V Lüfter. Wieso dann zwischen 5V und Drain?
Woher sollen wir das wissen? Warum hast du dann 5V an die Drain 
angeschlossen? Bisher ging man davon aus, dass du die Versorgung vom 
Lüfter pulsen willst und es einer mit 5V ist.

So wie es in der Schaltung jetzt aussieht, brauchst du wohl ein 5V 
PWM-Signal. Dann muss zwischen Drain und 5V ein Widerstand und die Drain 
geht dann auf PWMFAN.

> Ich poste mal am besten die ganze Schaltung
Das wäre von Anfang an besser gewesen.

von Sandro S. (sandros)


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Klaus H. schrieb:
> Woher sollen wir das wissen? Warum hast du dann 5V an die Drain
> angeschlossen? Bisher ging man davon aus, dass du die Versorgung vom
> Lüfter pulsen willst und es einer mit 5V ist.

Entschuldige vielmals für die Verwirrung!
Habe es leider auch zu spät gemerkt, dass das nicht klar ersichtlich 
ist.

Klaus H. schrieb:
> So wie es in der Schaltung jetzt aussieht, brauchst du wohl ein 5V
> PWM-Signal. Dann muss zwischen Drain und 5V ein Widerstand und die Drain
> geht dann auf PWMFAN.
Von meinem Standpunkt aus war es logisch, dass es so ist, was für einen 
außenstehenden sehr wohl komplett unlogisch sein muss.
Sorry.

Wie groß muss der Widerstand sein?
Warum wird überhaupt einer benötigt?

Danke euch.

Möchte trotzdem schon hinzufügen, dass von machen der "Ton" schon sehr 
auf Angriff geht.

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (hildek)


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Sandro S. schrieb:
> Wie groß muss der Widerstand sein?
> Warum wird überhaupt einer benötigt?
Wie wäre es, wenn du ein Datenblatt des Lüfters postest. So raten wir 
weiter. Ich habe unter dem Begriff 2510 nur welche mit zwei Anschlüssen 
gefunden (Reichelt), deiner hat offenbar vier Anschlüsse.
Es ist zu klären, was für ein PWM-Signal der Lüfter benötigt. Reichen 
5V, darf es nicht mehr sein oder will er 12V an der Stelle?

Aber grundsätzlich: wenn er einen speziellen PWM-Eingang hat, dann muss 
dort das PWM-Signal angelegt werden. Es hängt jetzt davon ab, ob er 
intern eine PU hat oder ob man den extern zur Verfügung stellen muss. 
Jedenfalls erscheint an der Drain nur ein Puls, wenn in der AUS-Phase 
des MOSFET auch jemand den Pegel wieder anhebt - das ist die Aufgabe 
eines Pullups.

> Möchte trotzdem schon hinzufügen, dass von machen der "Ton" schon sehr
> auf Angriff geht.
Naja, lies doch mal alles nochmal durch und schaue, welche Irrwege 
bisher gegangen wurden - mangels Fakten deinerseits. Und: hier im Forum 
darfst du nicht allzu dünnhäutig sein ...

von Georg M. (g_m)


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von Sandro S. (sandros)


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Es sind Acrtic P14 PWM PST Lüfter.
Dem Datenblatt von den Lüftern ist leider nicht viel zu entnehmen.
Aber er braucht Minimum ein 5V PWM Signal und kann Maximal 12V am PWM 
Eingang.

Das 2510-A4 ist die Nummer des Lüfter Pin Headers.

Klaus H. schrieb:
> Und: hier im Forum
> darfst du nicht allzu dünnhäutig sein ...

Das hab ich auch schon mitbekommen und jetzt das erste mal am eigen Leib 
erfahren :)

von Klaus H. (hildek)


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Georg M. schrieb:
> https://ic.pics.livejournal.com/pav18/8029409/3462/3462_original.png

In seinem Gesamtbild hat er Lüfterstecker mit 4 Anschlüssen (Tachosignal 
wohl ungenutzt). Dann passt dein Bild nicht ...

von Klaus H. (hildek)


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Sandro S. schrieb:
> Dem Datenblatt von den Lüftern ist leider nicht viel zu entnehmen.
> Aber er braucht Minimum ein 5V PWM Signal und kann Maximal 12V am PWM
> Eingang.
Ja, leider.

Probier mal 1k an 5V oder auch an 12V.

von Rainer W. (rawi)


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H. H. schrieb:
> Falsche Schaltung! Du hast einen Sourcefolger gebaut, da kommt nur noch
> Gatespannung-Thresholdspannung raus.

Dann darf man sich nicht wundern, wenn unter diesen Bedingungen der 
Strom beim 2302P laut Datenblatt gerade einmal 250µA beträgt

Sandro S. schrieb:
> Ich poste mal am besten die ganze Schaltung

Hast du auch einen Plan, wie die ganzen Fragmente verschaltet werden?

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


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von Rainer W. (rawi)


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Carypt C. schrieb:
> ein mosfet braucht doch um die 4V am
> gate um überhaupt zu schalten.

Der 2302P gehört nicht dazu (s. Datenblatt, welches allerdings etwas 
lückenhaft ist).
Es gibt verschiedene MOSFETs

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Klaus H. schrieb:
> In seinem Gesamtbild hat er Lüfterstecker mit 4 Anschlüssen (Tachosignal
> wohl ungenutzt). Dann passt dein Bild nicht ...

Sorry, habe falsch verstanden.
Ja, der Lüfter Acrtic P14 PWM PST braucht die PWM nur als Signal, nicht 
als Stromversorgung.

von Εrnst B. (ernst)


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Intel sagt: Am PWM-Steuerpin darf der Lüfter maximal einen Pull-Up gegen 
5.25V haben. "Strongly encouraged": Nur 3.3V.
Pull-Up liegt aber im Lüfter.
Jeder Pull-Up darf maximal 5mA liefern.
Also: Kein Pullup auf der Platine.

ggfs aber: Pro Lüfterstecker einen eigenen Transistor/FET, damit ein 
Lüfter mit 5V-Pullup den Nachbar-Lüfter mit nur 3.3V nicht brät. Halte 
ich aber für extrem unwahrscheinlich, ansonsten einfach Lüfter mit 
passender Pull-Up-Spannung auswählen.

Ansonsten:
Target Frequency: 25kHz, Operational range: 21 kHz to 28 kHz.
Dafür kommen mir die 300 Ohm Gate-Vorwiderstand grenzwertig groß vor.

https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/documents/intel-nuc/intel-4wire-pwm-fans-specs.pdf


PS: und den AMS1117 an 12V zur Versorgung eines ESP01 solltest du auch 
nochmal überdenken. Da wird die Kühlung schwierig.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)



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Rainer W. schrieb:
> Dann darf man sich nicht wundern, wenn unter diesen Bedingungen der
> Strom beim 2302P laut Datenblatt gerade einmal 250µA beträgt

Der FET ist grundsätzlich passend, wenn man ihn korrekt einsetzt.

> Sandro S. schrieb:
>> Ich poste mal am besten die ganze Schaltung
> Hast du auch einen Plan, wie die ganzen Fragmente verschaltet werden?

An der Stelle höre ich auf, Ratespiele liegen mir nicht.

von Sandro S. (sandros)


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Manfred P. schrieb:
> An der Stelle höre ich auf, Ratespiele liegen mir nicht.

Was daran ist denn nicht verständlich?
Sind doch überall Label dran.
Wie kann ich es besser machen, sodass man es auch versteht?

Εrnst B. schrieb:
> Also: Kein Pullup auf der Platine.

Also kann ich mir R2 sparen?

Εrnst B. schrieb:
> Dafür kommen mir die 300 Ohm Gate-Vorwiderstand grenzwertig groß vor.

Besser 50-100 Ohm was ich jetzt recherchiert habe?

Εrnst B. schrieb:
> PS: und den AMS1117 an 12V zur Versorgung eines ESP01 solltest du auch
> nochmal überdenken. Da wird die Kühlung schwierig.

Wäre es da besser nur den 5V AMS1117 zu verwenden, weil weniger Abwärme 
von 12V > 5V als von 12v > 3V3 und dann von diesem mittels einem 
XC6220B331MR-G von 5v auf 3V3 zu regeln?
Den XC6220B331MR-G hätte ich nämlich mehrfach bei mir liegen.

von Harald W. (wilhelms)


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Sandro S. schrieb:

> Habe eine Schaltung erstellt und auch als PCB bestellt.
> Das Problem ist aber, dass der MosFET das PWM Signal nicht "verstärken"
> will.
>
> Wenn ich mit dem Oszilloskop draufgehe dann kann man schön das
> Eingangssignal sehen.

Hast Du denn mit Masse an Source gemessen? Ein N-Kanal-Fet wird mit
dem Signal zwischen Source und Gate angesteuert. Bei einer solchen
Messung wirst Du nicht mehr "schön das Eingangssignal sehen".

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Sandro S. schrieb:
> Wie kann ich es besser machen, sodass man es auch versteht?

In dem du die Spannungen an die Anschlüsse dranschreibst und den 
Lüftermotor direkt einzeichnest!

Dann sieht man sofort die wesentlichen Dinge auf die es ankommt, ohne 
dass man erst Puzzleteile zusammenfügen- oder Rätsel lösen muss.

von Axel R. (axlr)


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Enrico E. schrieb:
> Sandro S. schrieb:
>> Wie kann ich es besser machen, sodass man es auch versteht?
>
> In dem du die Spannungen an die Anschlüsse dranschreibst und den
> Lüftermotor direkt einzeichnest!
>
> Dann sieht man sofort die wesentlichen Dinge auf die es ankommt, ohne
> dass man erst Puzzleteile zusammenfügen- oder Rätsel lösen muss.

Entschuldigung?
Was ist denn heute hier los?
Wie soll denn der Lüfter mit 10K Vorwiderstand laufen und weshalb soll 
der FET den Lüfter kurzschließen?
Ich verstehe ja noch, wenn die Frage in jener Art gestellt worden wäre. 
Aber mir scheint das hier als ein ernsthafter Lösungsvorschlag 
unterbreitet worden zu sein?
Warum?

von H. H. (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Warum?

Sprung in der Schüssel.

von Axel R. (axlr)


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Dann kann man ihn doch darauf hinweisen, dass er sooo falsch garnicht 
lag. Ich hab das mal korrigiert. Freilaufdiode usw. hatten wir letztens 
erst. Musste ich mich auch erstmal durch einen Probe - und 
Versuchsaufbau davon überzeugen, das das Blödsinn ist. Da "speikt" 
nichts.

von Klaus H. (hildek)


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Εrnst B. schrieb:
> Intel sagt: Am PWM-Steuerpin darf der Lüfter maximal einen Pull-Up gegen
> 5.25V haben. "Strongly encouraged": Nur 3.3V.
Wieso werden Randbedingungen für den PU angegeben wenn:
> Pull-Up liegt aber im Lüfter.
Außerdem dürfte die Angaben mit den auf einem PC-Board verbauten 
Ansteuerschaltungen zu tun haben.

Axel R. schrieb:
> Ich hab das mal korrigiert.
Klar richtig, wenn der Lüfter einen PU hat.
Ich weiß es nicht, deshalb hatte ich einen externen vorgeschlagen. Die 
10k gegen 5V, die Sandro S. dann eingezeichnet hat, werden die Funktion 
nicht beeinträchtigen. Und laut seinen Angaben kann der PWM-Anschluss 
vom Lüfter auch 12V.

von Εrnst B. (ernst)


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Klaus H. schrieb:
> Außerdem dürfte die Angaben mit den auf einem PC-Board verbauten
> Ansteuerschaltungen zu tun haben.

Das Dokument von Intel behandelt beides. Was in den Lüfter muss, und was 
in die Ansteuerschaltung am Mainboard muss, und was keinesfalls aufs 
Mainboard darf, nämlich ein Pull-Up.

Die Lüfterhersteller halten sich alle daran, weil sie Lüfter für 
Intel-Mainboards verkaufen wollen. Die Mainboard-Hersteller (auch für 
AMD) halten sich daran, damit Standard-Lüfter mit ihrem Mainboard 
funktionieren.

Natürlich wird es auch anders funktionieren, aber warum etwas 
absichtlich falsch machen, wenn die richtige Variante sogar weniger 
Aufwand ist?

Klaus H. schrieb:
> Und laut seinen Angaben kann der PWM-Anschluss
> vom Lüfter auch 12V.

Diese Angabe findet sich im Datenblatt des Lüfters überhaupt nicht.

Nachtrag, an zwei Lüftern nachgemessen:
Intel-Boxed-Kühler: Pull-Up geht auf 3,5V
No-Name-Gehäuselüfter: Pull-Up geht gegen 4,1V

: Bearbeitet durch User
von Carypt C. (carypt)


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könnte es sein, daß das rauschen eingangs anstatt der pwm-verstärkung 
eine oszillation ist ? unbeabsichtigtes schwingen ?

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (axlr)


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Georg M. schrieb:
> Klaus H. schrieb:
>> In seinem Gesamtbild hat er Lüfterstecker mit 4 Anschlüssen (Tachosignal
>> wohl ungenutzt). Dann passt dein Bild nicht ...
>
> Sorry, habe falsch verstanden.
> Ja, der Lüfter Acrtic P14 PWM PST braucht die PWM nur als Signal, nicht
> als Stromversorgung.

Achso: der geht garnicht an VCC vom Lüfter, sondern an den PWM-Pin.
Hätte man ja gleich zu Anfangs erwähnen können. Hab ich nicht genaus 
hingesehen, sry.
Dann passt Das mit den 10K an 5V, WENN der Hersteller das so beschreibt.
Wenn da aber steht "keine Pull-up, kein Pull-down", dann passt die 
Schaltung ja nun.
Sorry ob meiner Ausführungen weiter oben. Ich hatte den PWM-Steuer-Pin 
nicht auf dem Schirm und dachte, der Lüfter soll mit 10KOhmk an 12Volt 
direkt laufen. (2-Pin-Lüfter). also dann: die 12V nochmal an den 
Anschlüssen zum Lüfter mit 100µ abblocken, den Pull-up von den 5V 
wegnehmen. Der Mosfet reicht locker, um das alles zu schalten. Auch bei 
3V3, 3V2, die aus dem GPIO rauskommen. Aber dran denken, dass der 
Tastgrad nun durch den FET invertiert wird. muss man dann (bei 8bit) 
255-pwm rechnen oder das eben anders invertieren.

Wenn es mit dem Oszi messtechnische Probleme gibt, könnte man ja mal n 
Foto vom Schirmbild reinstellen. Würde ich gut finden.
VlG Äxl

von Ralf G. (ralg)


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Also: Das Datenblatt vom Lüfter ist dürftig, aber es gibt "Vorschriften" 
von Intel, wie sich so ein Lüfter zu benehmen hat. Ich gehe mal davon 
aus, der 'Arctic P14 PWM PST' hält sich dran.
Wollt ihr nicht mal langsam den Transistor einsparen?

von H. H. (Gast)


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Ralf G. schrieb:
> Wollt ihr nicht mal langsam den Transistor einsparen?

Der TE bräuchte ja nur mal am PWM-Eingang eines Lüfters die Spannung zu 
messen. Wenn das eh nur 3,3V sind, dann kann er den einfach an seinen µC 
anschließen. Und wenn er noch den Kurzschlusstrom am PWM messen würde, 
dann wüßte er auch wie viele Lüfter er parallel an einen GPIO-Pin seines 
µC anschließen kann, so er im Datenblatt findet wieviel Strom der nach 
GND kann.

von Peter D. (peda)


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Sandro S. schrieb:
> Es sind Acrtic P14 PWM PST Lüfter.

Ein MOSFET ist Quatsch, um den PWM-Anschluß des Lüfters anzusteuern.
Entweder direkt vom MC oder ein open-drain Treiber, z.B. 74LVC1G06SE-7.
https://www.digikey.de/de/products/detail/diodes-incorporated/74LVC1G06SE-7/2356532

von Carypt C. (carypt)


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soweit ich jetzt begriffen habe :
ich nehme an, im pwm-eingang des lüfters  sitzt eine zenerdiode die den 
input auf wunschspannung herunterbringt, deshalb ist die 
eingangsspannung dort recht egal. und dieser pullup soll 50mA abkönnen, 
steht weiter oben.
den lüfter-pwm-eingang am source des n-mosfet anzuschließen geht nicht, 
der muß an den drain vom fet. es wechselt dann von VOUT5 zu 0V, es 
braucht dafür keinen lastwiderstand am drain, der aber den 
stromverbrauch und fet-verlust-leistung senken kann und sollte, außerdem 
die vermutete zenerdiode im lüfter-eingang nicht überlastet. am 
fet-drain ist der GPIO2-pegel invertiert.

ob ein widerstand zwischen gate und source muß, der soll ja sicher die 
gate-ladung abbauen helfen. der widerstand zwischen GPIO2 und gate soll 
warscheinlich den kurzschluß von GPIO2 begrenzen, natürlich verzögert er 
auch die umladung der gate-kapazität, somit die schaltfrequenz. zusammen 
mit dem gate-source-widerstand würde ein spannungsteiler entstehen, der 
die spannung am gate einstellen würde, also ändern würde.

wie man es auf der platine ändern kann, weiß ich nicht, irgendwie hängen 
doch da mehrere lüfter-pwm-eingänge dann an der gleichen VOUT5 
spannungsquelle. man will ja nicht den pegel für die anderen lüfter mit 
senken. dann würde ein lastwiderstand vor dem drain dem kompletten 
spannungseinbruch von VOUT5 vorbeugen.

: Bearbeitet durch User
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