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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ULN2308 ersetzen durch MOSFET


Autor: Thomas P. (topla)
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Hallo,
ich habe vier 74HCT595 über SPI an einem AT89C4051 angeschlossen. An den 
Schieberegistern hängen ULN2308, die LEDs treiben. Die 5P-Spannung wird 
durch einen 78L05 (100mA) erzeugt, die Eingangsspannung beträgt ca. 16V 
AC. Der 78L05 wird dabei sehr (zu) warm, Ursache dürfe der Eingangsstrom 
der ULN2803 sein, die deshalb durch n-Mosfets IRLML2803 ersetzt werden 
sollen. Der Anschluß der Gates soll direkt an die Ausgänge der 
Schieberegister erfolgen. Muß ich da noch etwas beachten, oder ist diese 
Verfahrensweise in Ordnung?

Danke für jede Unterstützung,
Thomas

Autor: crazy horse (Gast)
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Wahrscheinlich meinst du den ULN2803?
Den Eingangsstrom kannst du getrost vernachlässigen, daran liegt es 
nicht.
Das Problem sind die 16V AC, nach Gleichrichtung bist du bei 22V 
Eingangsspannung, also 17V Differenz über dem Regler. Selbst bei nur 
10mA Laststrom macht das 0,17W Verlustleistung, da wird einem TO92 schon 
warm...

Autor: Stefan Kleinwort (_sk_)
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Den 74HC595 kannst Du ersetzen durch den Ti-Chip TPIC6B595. Der hat 
Mosfet-Treiberausgänge bereits mit eingebaut. Erhältlich z.B. bei Segor.

Die LEDs kannst Du direkt an die ungeregelte Spannung (vor den 
5V-Regler, nach der Gleichrichtung) hängen, dann belastest Du den Regler 
nicht mit dem LED-Strom.

Und beachten, was crazy horse geschrieben hat: nimm eine niedrigere 
Eingangsspannung!

Gruß, Stefan

Autor: Thomas P. (topla)
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crazy horse wrote:
> Wahrscheinlich meinst du den ULN2803?

Upps, ja Zahlendreher meinerseits.

> Den Eingangsstrom kannst du getrost vernachlässigen, daran liegt es
> nicht.

Hmm, warm wird der Regler nur, wenn die ULN dranhängen. Sind nur 
Prozessor (3,6864 MHz), 1xSP485, 1x74HC14 und die vier HCT595 dran, 
bleibt der Regler mit einem cm² Platinenkühlfläche kalt 
(fingerspitzenmeßtechnisch).

> Das Problem sind die 16V AC, nach Gleichrichtung bist du bei 22V
> Eingangsspannung, also 17V Differenz über dem Regler. Selbst bei nur
> 10mA Laststrom macht das 0,17W Verlustleistung, da wird einem TO92 schon
> warm...

Ja, schön ist das nicht, ist aber nicht änderbar. Platzmäßig ist aber 
auch ein 1A-Typ nicht einsetzbar.

Stefan Kleinwort wrote:

> Den 74HC595 kannst Du ersetzen durch den Ti-Chip TPIC6B595. Der hat
> Mosfet-Treiberausgänge bereits mit eingebaut.

Scheint es leider nicht als SMD zu geben.

> Die LEDs kannst Du direkt an die ungeregelte Spannung (vor den
> 5V-Regler, nach der Gleichrichtung) hängen, dann belastest Du den Regler
> nicht mit dem LED-Strom.

Ist schon so realisiert, bei 32 Ausgängen zu 10mA würde der Regler 
sowieso auseinanderfliegen.


Danke für die Hinweise,
Thomas

Autor: crazy horse (Gast)
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Ups, gerade mal nachgeschaut - der frisst ja doch 1mA pro Eingang, da 
kommt was zusammen, wenn alle eingeschaltet werden...
Eine schnelle Lösung wäre noch eine Z-Diode 8V vor den Regler (ändert 
zwar nichts an der Gesamtverlustleistung, verteilt sich aber).
Ansonsten sind FETs da natürlich eine gute Lösung.
Sicher findet sich bei Allegro/Sanken was passendes, welches 
Schiebregister und Treiber auch als SMD vereinigt.
Schon über Multiplexen nachgedacht? Ein MAX7219 könnte da auch eine 
Überlegung wert sein. Oder direkt vom MC aus.

Autor: Sven (Gast)
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Du kannst es mit ULN2804 versuchn, brauchen nur 1/3 des Basisstromes von 
2803 und schalten Deine 10mA auch bei TTL-Pegel locker.

Gibts die IRLML2803 noch woanders als bei RS? Ansonsten tuts vielleicht 
auch ein anderer Mosfet.

Sven

Autor: Thomas P. (topla)
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crazy horse wrote:
> Sicher findet sich bei Allegro/Sanken was passendes, welches
> Schiebregister und Treiber auch als SMD vereinigt.

Ja, da gibt es einen 6B595. Kennst Du da auch einen Lieferanten (auch an 
privat) in D?

> Schon über Multiplexen nachgedacht? Ein MAX7219 könnte da auch eine
> Überlegung wert sein. Oder direkt vom MC aus.

Ja, habe ich. Ist aber keine Lösung, da an jedem Ausgang eine bis vier 
LEDs(-ketten) in  Parallelschaltung hängen können.

Thomas

Autor: Thomas P. (topla)
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Sven wrote:
> Du kannst es mit ULN2804 versuchn, brauchen nur 1/3 des Basisstromes von
> 2803 und schalten Deine 10mA auch bei TTL-Pegel locker.

Da war ich mir eben nicht so sicher, die sind ab 6V Betriebsspannung 
angegeben.

> Gibts die IRLML2803 noch woanders als bei RS? Ansonsten tuts vielleicht
> auch ein anderer Mosfet.

Preiswertestes Angebot war Conrad mit 18 Ct. Am Liebsten wäre mir ein 
Array wie der ULN2803 als Mosfet - habe ich aber bis jetzt nix gefunden.

Thomas

Autor: Falk (Gast)
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@ crazy horse

> Ups, gerade mal nachgeschaut - der frisst ja doch 1mA pro Eingang, da
> kommt was zusammen, wenn alle eingeschaltet werden...

Ja, wieviel denn?

1mA x32 = 32 mA

Der 78L05 muss demnach bei 20V Eingangspannung

32 mA * (20-5) = 480 mW verbraten. Hmmm, ist schon bissel was.

TLC5921, 16 Bit Schieberegiser + Constansrtromausgänge bis 80mA. 2,50 
bei Farnell. In SMD (TSSOP32).

MfG
Falk



Autor: Sven (Gast)
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>> Du kannst es mit ULN2804 versuchn, brauchen nur 1/3 des Basisstromes von
>> 2803 und schalten Deine 10mA auch bei TTL-Pegel locker.

> Da war ich mir eben nicht so sicher, die sind ab 6V Betriebsspannung
> angegeben.

Das sind doch nur Darlingtons mit Vorwiderstand, die 6V bedeuten, dass 
er darunter nicht voll durchsteuert, Du also nicht den vollen Strom 
entnehmen solltest, aber bei Deinen 10mA ist das egal.

Du könntest sogar versuchen, den Basisstrom dadurch zu begrenzen, dass 
Du zu den 2803 die internen Pull-Ups des AVR noch dazunimmst.

low => DDR = 1, PORT = 0 => Pin Ausgang und low
high => DDR = 0, PORT = 1 => Pin Eingang und pull-up

Da der Pull-up der AVRs je nach Typ zwischen 30k und 150k betragen kann, 
solltest Du erstmal mit Festwiderständen probieren, ob die 2803 für 
Deine LEDs noch ausreichend durchsteuern. Und dann den 2803 verwenden, 
denn mit dem 2804 kommen ja nochmal ein paar kohm dazu.

Aber Du könntest so extrem Strom für die Treiber einsparen.

Sven

Autor: Thomas P. (topla)
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Falk wrote:
> TLC5921, 16 Bit Schieberegiser + Constansrtromausgänge bis 80mA. 2,50
> bei Farnell. In SMD (TSSOP32).

Danke für den Hinweis, aber Konstantstromausgänge nutzen mir nichts.

Thomas

Autor: Thomas P. (topla)
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Sven wrote:

> Du könntest sogar versuchen, den Basisstrom dadurch zu begrenzen, dass
> Du zu den 2803 die internen Pull-Ups des AVR noch dazunimmst.

Auch eine Idee, aber die Treiber hängen ja an 74HCT595 und nicht am 
4051.

Ich werde mal als zweite Alternative die ULN2804 probieren.

Thomas

Autor: Falk (Gast)
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@ Thomas P.

> > TLC5921, 16 Bit Schieberegiser + Constansrtromausgänge bis 80mA. 2,50
> > bei Farnell. In SMD (TSSOP32).

> Danke für den Hinweis, aber Konstantstromausgänge nutzen mir nichts.

????

> ich habe vier 74HCT595 über SPI an einem AT89C4051 angeschlossen. An den
> Schieberegistern hängen ULN2308, die LEDs treiben. Die 5P-Spannung wird

LEDs betreibt man üblicherweise mit Konstantstrom.

MfG
Falk

Autor: Thomas P. (topla)
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Falk wrote:
>> Danke für den Hinweis, aber Konstantstromausgänge nutzen mir nichts.
>
> ????
>
>> ich habe vier 74HCT595 über SPI an einem AT89C4051 angeschlossen. An den
>> Schieberegistern hängen ULN2308, die LEDs treiben. Die 5P-Spannung wird
>
> LEDs betreibt man üblicherweise mit Konstantstrom.

Ja, schon richtig, aber wie ich oben schon schrieb:

> ...Ist aber keine Lösung, da an jedem Ausgang eine bis vier
> LEDs(-ketten) in  Parallelschaltung hängen können.

Thomas

Autor: Stefan Kleinwort (_sk_)
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Ledketten in Parallelschaltung? Und dann mit 22V (DC) versorgen?

Leds schaltet man normalerweise seriell, erst recht, wenn sie mit einer 
so hohen Spannung versorgt werden.

Wie wäre es denn mit einem zwischengeschalteten DC-DC-Wandler? Immerhin 
wird nicht nur der Regler heiss, sondern auch Deine zahlreichen 
Widerstände verheizen sehr viel Strom.

Bei 32 Leds mit 10mA kommen für Dein Gerät bereits 7W zusammen, wenn 
noch zusätzliche LEDs parallel hängen, wird es noch besser.

Gruß, Stefan

Autor: Thomas P. (topla)
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Stefan Kleinwort wrote:
> Ledketten in Parallelschaltung? Und dann mit 22V (DC) versorgen?
>
> Leds schaltet man normalerweise seriell, erst recht, wenn sie mit einer
> so hohen Spannung versorgt werden.

Da muss ich etwas ausholen: Das Ganze ist eine Ansteuerung für die 
Ausleuchtung eines Gleisbildstellpultes für die Modellbahn. In jeweils 
einem Baustein steckt eine bzw. zwei LED-Ketten, bei der Ausleuchtung 
werden mehrere Bausteine parallel angeschlossen, eine serielle Schaltung 
über mehrere Bausteine ist durch den Aufbau der Stelltischelemente 
ausgeschlossen.

> Wie wäre es denn mit einem zwischengeschalteten DC-DC-Wandler? Immerhin
> wird nicht nur der Regler heiss, sondern auch Deine zahlreichen
> Widerstände verheizen sehr viel Strom.

Bis jetzt war ein Modellbahntrafo (Sicherheit wegen Spielzeug) 
Stromversorgung der Wahl, aber ich werde um eine Spannungsreduzierung 
nicht herumkommen. Der DC-Wandler ist ein guter Tip, mal sehen, was die 
Industrie so bietet.

Danke,
Thomas

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