3,3-V-Ausgang des PIR-Sensors, der einen Mosfet ansteuert, der mit einer 24-V-Leistungs-LED geladen ist

Ich versuche, ein billiges bewegungsaktiviertes LED-Lichtsystem zu bauen.

Schaltung ist: 24V Leistung -> LED -> LED -> Widerstand -> (Drain) Mosfet (Quelle) -> GND

LED sind 10 V 10 W auf Aluminiumkühlkörper, Widerstand ist 7,5 Ohm 5 W

Der fließende Strom beträgt etwa 0,55 A. Ich habe mich entschieden, die LED mit der Hälfte ihres Nennstroms zu betreiben, weil ich bemerkte, dass die Lichtstärke nicht proportional zum Strom ansteigt. Zwei LEDs mit 0,5 A emittieren viel mehr Licht als eine LED mit 1 A und erhitzen weniger.

Aufgrund des 3,3-V-Ausgangspegels des PIR habe ich einen FQP30N06L-Mosfet gewählt, der eine maximale Gate-Schwellenspannung von 2,5 V haben sollte.

Der PIR-Sensor wird mit 5 V versorgt, die GNDs der 5-V- und 24-V-Stromversorgung sind miteinander verbunden. Das Mosfet-Gate ist mit dem Ausgang des PIR-Sensors verbunden, der 0 V oder 3,3 V betragen kann. Das System funktioniert, aber der Mosfet scheint nicht vollständig eingeschaltet zu sein, die LED scheint bei 10 % zu sein. Wenn das Mosfet-Gate manuell aktiviert und auf GND oder +5 V geschaltet wird, funktionieren die Schaltkreise hervorragend, die LED ist vollständig ein- oder ausgeschaltet, daher denke ich, dass das Problem mit dem 3,3-V-Ausgangspegel des Sensors zusammenhängt. Ich denke, wenn mit 24 V betrieben wird, beträgt die maximale Gate-Schwelle nicht mehr 2,5 V, sondern steigt an, sodass 5 V funktionieren, aber 3,3 V nicht ausreichen.

Was würdest du tun? Sollte ich nach einem anderen Mosfet suchen, der unter diesen Bedingungen funktioniert, oder sollte ich besser eine Gate-Treiberschaltung bauen oder kaufen? TIA

Abbildung 2 im Datenblatt zeigt, wie viel Strom Sie bei verschiedenen Gate-Spannungen liefern können. Obwohl der FET bei 2,5 V eingeschaltet ist, haben Sie Recht, dass er bei 3,3 V nicht vollständig eingeschaltet ist.
Beachten Sie, dass die Schwellenspannung für einen Drain-Strom von 250 uA angegeben ist. Persönlich würde ich dies eher mit einem bipolaren NPN als mit einem MOSFET tun. Ich bin sicher, dass Ihr PIR kein Problem damit haben wird, den Basisstrom zu liefern.
Bitte verwenden Sie beim nächsten Mal den Schaltplaneditor!
@RogerRowland du hast recht, ich hätte das Datenblatt genauer lesen sollen, es ist klar, dass der Mosfet bei 3,3 V nicht vollständig eingeschaltet ist.
@Finbarr Ich erfahre jetzt, dass die Schwellenspannung nur für 250 uA Drainstrom gilt. Ich werde das nächste Mal bei der Auswahl einer Komponente daran denken, dass ich mir die Vgs-Stromdiagramme genau ansehen werde. PIR wird keine Probleme haben, den von einem BJT benötigten Strom auszugeben, aber ich bevorzuge die Verwendung von Mosfets, da ich bereits ziemlich viele davon habe.
@DmitryGrigoryev Ich bin neu, ich kannte den Editor nicht, nächstes Mal werde ich ihn sicher verwenden. Danke für den Tipp.
@Finbarr Ich möchte auch mit bipolarem NPN experimentieren. Können Sie ein paar geeignete Transistoren vorschlagen? Im Gegensatz zum Mosfet wird meines Erachtens auch ein Basiswiderstand benötigt.
Ich würde einen BD139 verwenden, aber dann habe ich eine Schublade voll davon in meinem Komponentenschrank. Die Mindestverstärkung ist mit 25 bei einem Ic von 0,5 A relativ niedrig, sodass Sie einen Basisstrom von etwa 20 mA von Ihrem PIR benötigen würden, daher einen Basiswiderstand von etwa 120 Ohm.
Wenn der PIR 24 Volt akzeptiert, warum brauchen Sie dann den Mosfet? Sicherlich können Sie Masse vom PIR oder der Versorgung über einen 3-Wege-Schalter nehmen und an die Last anschließen.
@RonM PIR-Ausgang beträgt 3,3 V. +24V ist die Stromquelle für die LEDs.

Antworten (2)

Sie können die Gate-Spannung mit einem Pull-up-Widerstand und ein paar Dioden einfach um 1,2 .. 1,4 V erhöhen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dadurch wird die Gate-Spannung zwischen 1,2 und 4,5 V anstelle von 0 und 3,3 V umgeschaltet. Es kann ein kleiner Strom in den PIR fließen, wenn er seinen Ausgang hoch treibt, was unerwünscht ist, aber den der PIR höchstwahrscheinlich bewältigen wird.

Eine aufwändigere Lösung mit einem zusätzlichen BJT wäre:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Dadurch wird das Gate wie manuell zwischen 0 und 5 V angesteuert, sodass es funktionieren sollte.

Interessant. Da ich bei Ihrer zweiten Lösung die +5 V von +24 heruntersetzen muss, könnte ich stattdessen auf +9 V gehen und 0 V oder +9 V am Gate haben, nur um sicherzustellen, dass der Mosfet vollständig eingeschaltet ist. Gleiches gilt für +12V. Wenn ich verstehe, wie es funktioniert, muss ich nur R4 und R3 berechnen, um die BJT-Basis bei etwa +3,3 V, dem PIR-EIN-Pegel, zu haben. Wenn +9 V verwendet und umgeschaltet werden, erhält die Basis +3,0 V. Oder R3 = 12K und R4 = 22K sollten 3,18 V ergeben. Der PIR-Ausgang beträgt immer 3,2 V - 3,3 V, selbst wenn er mit +9 V oder +12 V versorgt wird.

Vielen Dank an alle für die Vorschläge, ich habe einige nützliche Dinge gelernt. Ich habe es anders gelöst. Ich habe billige PIR-Sensoren gefunden, die von 5 V bis 24 V arbeiten, der Ausgang ist der gleiche wie der Eingang und bis zu 5 A. Also werde ich so vorgehen, weniger Komponenten verwenden, weniger Arbeit, Mosfet sicher voll an:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich nutze den Leistungsausgang des PIR nicht, ich brauche nur das Signal, weil ich möchte, dass mein System umschalten kann zwischen: manuell EIN - automatisch (PIR) - manuell AUS. (Entschuldigung für das schlechte 3-Wege-Schaltdiagramm, ich habe keins im Editor gefunden) Tschüss.

Wenn dies die richtige Antwort ist, können Sie sie akzeptieren - obwohl Sie sie selbst geschrieben haben.
3,3-V-Ausgang des PIR-Sensors, der einen Mosfet ansteuert, der mit einer 24-V-Leistungs-LED geladen ist
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