Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Charlieplexing mit erhöhter Leistung (Strom/Spannung)


von Jochen (hermann_kokoschka)


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Moinsen,

Charlieplexing ist ja hinreichend bekannt und wird ja pro Leitung mit 3 
Zuständen gesteuert, H-L-Z, bei kleinen LED-Anwendungen direkt über die 
Ports eines Microcontrollers.

Ich möchte dies aber mit mehr Strom betreiben als die Port können.
Hat jemand Ideen, welche (Brücken-)Treiber ich verwenden kann die per 
Logik-Pegel angesteuert werden, dann aber bis zu 200mA bei bis zu 12V 
schalten können. Natürlich mit zusätzlichen TriState/Enable, wg. 
Charlieplexing.

Kostet zwar doppelt soviele Ports, das ist aber Ok.
Ich benötige 4 'Charlie-Leitungen' und dachte erssma an 2 Stück 
Old-School L293. Hat jemand da bessere Ideen?

Gruß und Dank vorab!

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Jochen schrieb:
> Hat jemand da bessere Ideen?

"Normales" Multiplexing verwenden: 3 Outputleitungen mehr spendieren, 
dafuer simplere Leistungstreiber.

Gruss
WK

von Gerald B. (gerald_b)


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Jochen schrieb:
> Hat jemand Ideen, welche (Brücken-)Treiber ich verwenden kann die per
> Logik-Pegel angesteuert werden, dann aber bis zu 200mA bei bis zu 12V
> schalten können.

Sieh dich mal unter den alten, analogen NF-Verstärker ICs bei den 
Herstellern, z.B. ST, um.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Gerald B. schrieb:
> Sieh dich mal unter den alten, analogen NF-Verstärker ICs bei den
> Herstellern, z.B. ST, um.

Ich glaube nicht, dass du bei ueblichen, analogen NF-Verstaerker-ICs den 
Ausgang hochohmig schalten kannst. Selbst bei einem "Power-down-Mode" 
waere ich da eher skeptisch, weil die Ausgangsimpedanz bei "ausem" 
Verstaerker im Normalfall keinen kratzt. Ausser hier.

Gruss
WK

von Matthias (matti15898)


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Der wohl für Spielzeuge vorgesehene TA6586 könnte die Ausgänge "open" 
schalten. Warum muss es denn überhaupt Charlieplexing sein?

von Michael B. (laberkopp)


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Jochen schrieb:
> Ich benötige 4 'Charlie-Leitungen' und dachte erssma an 2 Stück
> Old-School L293.

Geht, hat halt 2 Ausgänge 1 Enable

Verliert halt von den 12V um die 3V und ist nicht rasend schnell, aber 
für 50Hz sollte es reichen.

DRV8833 oder TB6612 wäre moderner, auch 2 Ausgänge 1 Enable.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Matthias schrieb:
> Warum muss es denn überhaupt Charlieplexing sein?
Wenn ich den Platz und das Geld rechne, den der ganze Ansteuer-Klimbim 
kostet, dann würde ich hier auch eher ein Schieberegister nehmen und den 
Strom auf 200mA/Multiplexrate reduzieren.

> Ich benötige 4 'Charlie-Leitungen'
Das wären also maximal 24 LEDs. Die passen exakt auf 3 Stück 8-Bit 
Schieberegister. Und wenn man dann solche Schieberegister wie den 
TPIC6C595DRG4 mit 100mA/Kanal nimmt, dann ist der Aufwand sehr 
überschaubar.

- https://www.ti.com/product/de-de/TPIC6C595/part-details/TPIC6C595DRG4

von Falk B. (falk)


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Jochen schrieb:

> Kostet zwar doppelt soviele Ports, das ist aber Ok.

Nö, damit führt man das Konzept ad absurdum.

> Ich benötige 4 'Charlie-Leitungen' und dachte erssma an 2 Stück
> Old-School L293. Hat jemand da bessere Ideen?

Nimm einen modernen LED-Treiber mit serieller Ansteuerung. Braucht 3-4 
Pins für beliebig viele LEDs. Oder intelligente LEDs ala WS2812B, 
braucht EIN IO-Pin.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Also wenn du dir wirklich mit Aufwand ins Knie schießen möchtest, dann 
nimmst du pro gewünschtem Ausgang je einen P und einen N MOSFET oder 
einen PNP und NPN Bipolar-Transistor. Von mir aus auch gemischt MOSFET 
und Bipolar - du willst es ja aufwändig.

Je nach Bedarf schaltest du mit dem einen Transistor deine 12V auf den 
Ausgang oder mit dem anderen GND. Beide offen ergibt Z.

von Jochen (hermann_kokoschka)


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Dank erstmal für alle Infos.

Falk B. schrieb:
> Nö, damit führt man das Konzept ad absurdum.

Ja, das scheint so, ist es aber nicht:
Es geht um 12 Power-LED in einer Art 'künstlerischen/SteamPunk-Skulptur' 
mit sichtbarer Verdrahtung und der Grund für das Charlieplexing ist 
halt, daß ich den Teil mit den 12 LED mit nur 4 Leitungen/Stangen 
verbauen kann.

Die benötigte Port-Anzahl ist dabei egal. Ich hatte dies nicht erwähnt, 
weil es ja im Grunde für die 'elektrische' Fragestellung nicht wichtig 
ist.

von Jörg R. (solar77)


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Jochen schrieb:
> Dank erstmal für alle Infos.
>
> Falk B. schrieb:
>> Nö, damit führt man das Konzept ad absurdum.
>
> Ja, das scheint so, ist es aber nicht:
> Es geht um 12 Power-LED in einer Art 'künstlerischen/SteamPunk-Skulptur'
> mit sichtbarer Verdrahtung und der Grund für das Charlieplexing ist
> halt, daß ich den Teil mit den 12 LED mit nur 4 Leitungen/Stangen
> verbauen kann.

Warum, wenn man mal fragen darf?

Können in der Nähe der LEDs Bauteile untergebracht sein?

Vielleicht kannst Du auch mal zeigen um was es geht.

von Nemopuk (nemopuk)


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Jochen schrieb:
> Hat jemand Ideen, welche (Brücken-)Treiber ich verwenden kann die per
> Logik-Pegel angesteuert werden, dann aber bis zu 200mA bei bis zu 12V
> schalten können. Natürlich mit zusätzlichen TriState/Enable, wg.
> Charlieplexing.

DRV8844

von Michael B. (laberkopp)


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Jochen schrieb:
> Es geht um 12 Power-LED in einer Art 'künstlerischen/SteamPunk-Skulptur'
> mit sichtbarer Verdrahtung und der Grund für das Charlieplexing ist
> halt, daß ich den Teil mit den 12 LED mit nur 4 Leitungen/Stangen
> verbauen kann.

So viel Power haben LED mit nur 200mA aber nicht.

Und hätten sie Power, liegt der erlaubte Spitzenstrom nur wenig uber dem 
Nennstrom, mit Multiplex verträgt sich eine PoserLED also nicht.

von H. H. (hhinz)


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Michael B. schrieb:
> mit Multiplex verträgt sich eine PoserLED also nicht.

Kann doch sein, dass immer nur eine hell leuchten soll.

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


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Theoretisch könnte man LowSide Treiber mit Push-Pull Enstufe benutzen 
wie den IR4426-IR4428. Der IR4426 hat je zwei Treiber, so das 2 dieser 
Treiberbausteine reichen sollten. Und Strom können sie liefern.

von H. H. (hhinz)


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Matthias S. schrieb:
> Theoretisch könnte man LowSide Treiber mit Push-Pull Enstufe
> benutzen
> wie den IR4426-IR4428. Der IR4426 hat je zwei Treiber, so das 2 dieser
> Treiberbausteine reichen sollten. Und Strom können sie liefern.

So viel Strom im Datenblatt können die aber nicht DC liefern. Für die 
200mA des TE könnte es aber reichen.

von Nemopuk (nemopuk)


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Was spricht denn gegen den DRV8844? Ich dachte, damit sei die Suche 
beendet.

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


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H. H. schrieb:
> So viel Strom im Datenblatt können die aber nicht DC liefern.

Den Satz verstehe ich zwar nicht ganz, aber wir haben es hier ja mit 
Multiplexing zu tun.

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


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Matthias S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> So viel Strom im Datenblatt können die aber nicht DC liefern.
>
> Den Satz verstehe ich zwar nicht ganz, aber wir haben es hier ja mit
> Multiplexing zu tun.

Der Kanalwiderstand der MOSFETs ist viel zu groß!

von Chantalle (chantalle2000)


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Falk B. schrieb:
>> Kostet zwar doppelt soviele Ports, das ist aber Ok.
>
> Nö, damit führt man das Konzept ad absurdum.

Nicht zwingend, weil es spart Ports,, aber was ist wenn die Lampen 
entfernt montiert sind als Gruppe und man leitungen einsparen will.

Klar, dann kann man auch hingehen und die Steuerung auch dort 
platzieren, aber manchmal gibt es Gründe das nicht zu machen.

von Chantalle (chantalle2000)


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Matthias S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> So viel Strom im Datenblatt können die aber nicht DC liefern.
>
> Den Satz verstehe ich zwar nicht ganz, aber wir haben es hier ja mit
> Multiplexing zu tun.

Muss ja nicht zwangsläufig so schnell sein das alle leuchten, ausserdem 
kann es ja für bestimmte Squenzen notwenig sein, das eine Leitung immer 
High ist. Das wäre nach meinem Verständnis dann DC, eigntlich fängt für 
den high Side Treiber DC an, wenn die Zeit die das Bootstrap C 
überbrückt abläuft.

Kann je sein, das die 12 LED die Stunden einer Uhr signalisieren, dann 
ist es definitiv näher an DC als an sonst was

Vielleicht hilft die Erklärung dir auf die Sprünge warum DC da steht, 
ist aber nur eine Möglichkeit, vielleicht gibt es auch andere 
Erkllärungen

von Jochen (hermann_kokoschka)


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Nochmal Dank an Euch,
ich gehe mal konkret auf Fragen/Infos ein:

Jörg R. schrieb:
> Warum, wenn man mal fragen darf? (wg. der 4 Leitungen)
Weil es 'architektonisch' m.E. attraktiver ist.
Mal ein Beispiel aus einer VORHERIGEN Arbeit:
- Ein 7-Segment-Display, ca. 20x10cm
- Segmente je aus 2 LED-Filament-Stäben in Reihe
- 'frei schwebend' an den 4 Eckpunkten
- Oben-L, Oben-R, Unten-L, Unten-R = genau 4 Leitungen
Alle anderen Varianten (Einzelsteuerung/Standard-MPX) benötigen halt 
mehr Leitungen und 'stören' das Konzept, zumindest wenn keine weiteren 
Bauteile sichtbar sein sollen.

Michael B. schrieb:
> So viel Power haben LED mit nur 200mA aber nicht.
Stimmt natürlich, ich hatte den Begriff "PowerLed" verwendet weil es 
halt um mehr geht, als µC-Ports üblicherweise können.

Nemopuk schrieb:
> Was spricht denn gegen den DRV8844?
Da spricht erstmal nix dagegen, werde ich erwägen!

Gruss von Jochen

: Bearbeitet durch User
von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Jochen schrieb:
> - Oben-L, Oben-R, Unten-L, unten-R = genau 4 Leitungen
> Alle anderen Varianten (Einzelsteuerung/Standard-MPX) benötigen halt
> mehr Leitungen

Nein, wie Falk schon schrieb 3 - 4 Leitungen. Nimmst'e drei kannst'e an 
der vierten noch Turnübungen machen.

Ich hab hier mal was für dich. Da hat sich ein Künstler 350000 LEDs 
verbauen lassen. 2304 LEDs pro Halbbogen. Bussystem.

https://www.youtube.com/watch?v=9Qlmywxjau0

Also man kann schon was Anständiges bauen.

von R. L. (roland123)


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Hannes J. schrieb:
> Nein, wie Falk schon schrieb 3 - 4 Leitungen. Nimmst'e drei kannst'e an
> der vierten noch Turnübungen machen.

im sichtbaren Bereich sollen außer den LEDs keine Bauteile vorhanden 
sein. Es interessiert also die Anzahl der Leitungen vom Treiber zu den 
LEDs und nicht die Anzahl der Leitungen vom µC zum Treiber.

von Dieter W. (dds5)


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Microchip TC4403.
Enthält je einen separat ansteuerbaren open Drain P-Kanal und N-Kanal 
FET und verträgt bis 18V und 1,5A.

von H. H. (hhinz)


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Dieter W. schrieb:
> Microchip TC4403.
> Enthält je einen separat ansteuerbaren open Drain P-Kanal und N-Kanal
> FET und verträgt bis 18V und 1,5A.

Schau dir die Kanalwiderstände an!

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


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H. H. schrieb:
> Schau dir die Kanalwiderstände an!

Was hast du denn mit den Kanalwiderständen? Wir reden hier von 
getakteten 200mA bei etwa 12V und da zucken die MOSFets nicht mal. Da 
oben auch schon, als ich den IR4426 erwähnt habe. Natürlich kann man 
damit 200mA schalten und auch bei 12V.
Dafür sind diese Bausteine gedacht.

von H. H. (hhinz)


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Matthias S. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Schau dir die Kanalwiderstände an!
>
> Was hast du denn mit den Kanalwiderständen? Wir reden hier von
> getakteten 200mA bei etwa 12V und da zucken die MOSFets nicht mal. Da
> oben auch schon, als ich den IR4426 erwähnt habe. Natürlich kann man
> damit 200mA schalten und auch bei 12V.
> Dafür sind diese Bausteine gedacht.

Nein, das sind Gatetreiber. Bei Betrieb mit so viel Strom überschreitest 
du ratzfatz die zulässige Verlustleistung. Die sind nur dazu gedacht das 
Gate eines MOSFET/IGBT zügig umzuladen.

von Falk B. (falk)


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H. H. schrieb:
>> Was hast du denn mit den Kanalwiderständen? Wir reden hier von
>> getakteten 200mA bei etwa 12V und da zucken die MOSFets nicht mal. Da
>> oben auch schon, als ich den IR4426 erwähnt habe. Natürlich kann man
>> damit 200mA schalten und auch bei 12V.
>> Dafür sind diese Bausteine gedacht.
>
> Nein, das sind Gatetreiber. Bei Betrieb mit so viel Strom überschreitest
> du ratzfatz die zulässige Verlustleistung. Die sind nur dazu gedacht das
> Gate eines MOSFET/IGBT zügig umzuladen.

Mit dem Rechnen hast du es heute nicht so? Der TC4403 ist mit max. 5Ohm 
RDSON spezifiziert, macht sagenhafte P = I^2 * R = (0,2A)^2 * 5R = 
200mW. Macht bei 125K/W ca. 25K Übertemperatur gegenüber 
Umgebungstemperatur. Passt schon.

von H. H. (hhinz)


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Falk B. schrieb:
> Mit dem Rechnen hast du es heute nicht so?

Mit dem Datenblatt Lesen hast du es heute nicht so?


> Der TC4403 ist mit max. 5Ohm
> RDSON spezifiziert,

Aber bei lausigen 10mA! Und bei 25°C!


> 200mW.

Passt also schon mal nicht, und dass da zwei MOSFETs sind, hast du 
ebenfalls vergessen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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H. H. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Mit dem Rechnen hast du es heute nicht so?
>
> Mit dem Datenblatt Lesen hast du es heute nicht so?

Wie meinen der Herr?

>> Der TC4403 ist mit max. 5Ohm
>> RDSON spezifiziert,
>
> Aber bei lausigen 10mA! Und bei 25°C!

Ja und? Das ist ein MOSFET, der ist bei kleinen und mittleren Strömen 
ein rein ohmscher, bidirektionaler Widerstand. Also hat der auch 5 Ohm 
bei 200mA. Das Ding it auf 1,5A Peak spezifiziert. Und der TK von 
MOSFETs ist nicht gigantisch, in der Größenordnung von 2:1 bei 
150°C/25°C.

>> 200mW.
>
> Passt also schon mal nicht, und dass da zwei MOSFETs sind, hast du
> ebenfalls vergessen.

Und du, daß der Op Charliplexing machen will, da ist immer nur einer an.
Zuviel billiger Rotwein in der Mittagshitze in der Provence? ;-)

von Falk B. (falk)


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Und meine Hate Boys sind auch schon wieder aktiv. -4 nach knapp 1 
Stunde. Da geht noch was, ihr erbärmlichen Luschen! 
Realitätsverweigerung ist eine eurer vielen Kernkompetenzen! :-)

MUAAHHHHHH

https://www.youtube.com/watch?v=7edeOEuXdMU

von H. H. (hhinz)


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Falk B. schrieb:
> Und du, daß der Op Charliplexing machen will, da ist immer nur einer an.

Nö, immer zwei. Charlieplexing wohl nicht verstanden.

von Falk B. (falk)


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H. H. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Und du, daß der Op Charliplexing machen will, da ist immer nur einer an.
>
> Nö, immer zwei. Charlieplexing wohl nicht verstanden.

Sagt der Richige. Ja, zwei LEITUNGEN sind immer aktiv, aber da jede 
Leitung tristatefähig sein muss, ist immer nur EIN Transistor an einer 
Leitung aktiv! Ein IC mit 2 MOSFETs für EINE Leitung. Versuchs mal mit 
Denken vor dem Abschicken von Meinungsäußerungen . . .

von Flip B. (frickelfreak)


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R. L. schrieb:
> im sichtbaren Bereich sollen außer den LEDs keine Bauteile vorhanden
> sein. Es interessiert also die Anzahl der Leitungen vom Treiber zu den
> LEDs und nicht die Anzahl der Leitungen vom µC zum Treiber.

Es gibt adressierbare LED mit integriertem Chip, sowohl im THT als auch 
im SMD gehäuse. Wenn es noch mehr power sein darf, dann lässt sich der 
treiberchip auch problemlos hinter einer 1W-Led unterbringen. -> nur 3 
leitungen notwendig.

von R. L. (roland123)


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Flip B. schrieb:
> Es gibt adressierbare LED mit integriertem Chip, sowohl im THT als auch
> im SMD gehäuse. Wenn es noch mehr power sein darf, dann lässt sich der
> treiberchip auch problemlos hinter einer 1W-Led unterbringen.

Auch passend für dieses Beispiel des TO?

Jochen schrieb:
> Mal ein Beispiel aus einer VORHERIGEN Arbeit:
> - Ein 7-Segment-Display, ca. 20x10cm
> - Segmente je aus 2 LED-Filament-Stäben in Reihe
> - 'frei schwebend'

warum sollte er es nicht so machen, wie er es vorhat?

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