Die LED-Schaltung funktionierte nicht mehr, wenn sie erweitert wurde

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Ich habe einen kleinen Prototyp gebaut, wie in meinem Diagramm gezeigt, mit dem Si926 n-FET, 250 Ohm Pull-up-Widerstand. In meinem Prototyp-Board habe ich nur 4 Kanäle angeschlossen (nur zwei gezeigt). Es wird immer nur eine LED gleichzeitig eingeschaltet. Wenn ich 3 Ausgänge ausschalte (Masse) und nur 1 einschalte, schaltet sich der FET ein und ich kann für bestimmte LEDs Strom nahe an meinem Maximum von 100 mA liefern. Ich kann dies für jeden von 4 Kanälen tun, einen nach dem anderen, wobei die anderen Kanäle ausgeschaltet sind. Ich hatte jedoch eine Platine mit 32 Kanälen, 32 FETS und 32 LEDs (nur 16 Pull-Ups) und 2 Decoder-Chips. Jetzt verhält sich meine Schaltung seltsam. Wenn ich nur einen Kanal einschalte und weitere, wie beschrieben, dann die Stromquelle langsam hochdrehe, bricht die Stromversorgung bei 1ma zusammen. Ein Dropout tritt auf, wenn die Stromquelle einen offenen Stromkreis oder eine extrem hohe Impedanz erkennt und daraufhin ihren Ausgang deaktiviert.

HINWEIS: Ich verwende nicht die PWM von max6964. Die Helligkeit der LEDs wird durch die Stromquelle gesteuert. Die Konstantstromquelle ist Teil einer Konstruktionseinschränkung. Es wird von einer Konstantstromquelle versorgt, die an anderer Stelle geregelt wird. Es ist eine Tischstromquelle. Eine Quelle für alle LEDs.

LED-Daten

MAX6964 Datenblatt

Si926dl Datenblatt

Ist es möglich, dass 32 dieser Ausgangsschaltungen die FET-Gate-Spannung irgendwie beeinflussen (senken), wenn der Ausgang des Decoderchips niedrig (Masse) ist und somit bewirkt, dass der FET nicht eingeschaltet wird?

Benötige ich einen anderen Pull-up-Widerstand? Ich wollte es klein halten, damit der Spannungsabfall im Bereich von Vgs 1 bis 2,5 V liegt.

Würde es ausreichen, den FET auf Toshiba SSM6N43FU mit Vgs 0,35 V bis 1 V zu ändern? Toshiba SSM6N43FU

Der MAX6964 hat Vorkehrungen zum direkten Ansteuern von LEDs, ist das keine Option? Wenn Sie vermuten, dass die Gate-Spannung zu niedrig ist, empfehle ich Ihnen dringend, die Gate-Spannungen zu messen, einige LEDs auf volle Helligkeit einzustellen (damit Sie keine PWM-Ungewöhnlichkeit haben, die das Messgerät verwirren könnte) und den FET zu überprüfen Tore. Aber da der MAX6964 im Grunde ein Haufen 50-mA-fähiger Pulldown-FETs und etwas Logik ist, vermute ich, dass hier etwas anderes vor sich geht.
Ich verwende nicht die PWM von max6964. Die Konstantstromquelle ist Teil einer Konstruktionseinschränkung. Es wird von einer Konstantstromquelle versorgt, die an anderer Stelle geregelt wird. Ich hatte Angst, dass ich vielleicht zu viele Informationen gegeben habe :-) Der Fokus meiner Frage: Warum funktionierte die Schaltung mit 4 FET-LED-Paaren, aber nicht mehr mit 32.
Wenn Sie jetzt sagen "Es wird von einer Konstantstromversorgung versorgt, die an anderer Stelle gesteuert wird", meinen Sie damit, dass es irgendwo eine große CC-Versorgung gibt, die die LEDs speist, oder dass jede LED ihre eigene externe CC-Versorgung hat? In jedem Fall würde ich immer noch empfehlen, den MAX6964 auf "ON" zu stellen oder welche Einstellung auch immer alle Si969-FETs einschalten und die Gate-Spannungen überprüfen soll . Wenn Sie wirklich niedrige Gate-Spannungen sehen, sollte Ihr erster Gedanke nicht "Ich brauche einen niedrigeren Vth-FET" sein, sondern "Warum bekomme ich keine Gate-Ansteuerung?". Ihre 32 250-Ohm-Pull-Up-Widerstände saugen gut 400 mA von der 3,3-V-Schiene ab, ist das in Ordnung?
Eine große CC-Versorgung, die alle LEDs speist. Es wird immer nur eine LED gleichzeitig eingeschaltet. Nur 16 Widerstände, also ~200mA. Vg beträgt ~2,3 V auf dem eingeschalteten Kanal (Decoder-Ausgang hoch).
Ah, jetzt verstehe ich. Trotzdem ist es ziemlich seltsam, nur ~ 2,3 V von einer 3,3-V-Versorgung zu erhalten. Der MAX6964 hat einen Open-Drain-Ausgang, so dass er die Gates der FETs nicht laden sollte, wenn seine Ausgänge ausgeschaltet sind, die 250-Ohm-Pull-Ups sollten sie direkt auf 3,3 V ziehen. Aus Ihrem Schaltplan sollte jede der LEDs unabhängig von den anderen sein (vorausgesetzt, nur eine ist wirklich zu einem Zeitpunkt eingeschaltet). Die niedrige Gate-Spannung zeigt also an, dass irgendwo entweder etwas die 3,3-V-Schiene herunterzieht (misst sie 3,3 V?) Oder etwas nicht das tut, was es tun soll. Sinkt der MAX6964 Strom (sollte er nicht sein)?
SSM6N43FU ist <1Ω, was für eine 3Ω-LED in Ordnung ist
@Sam, Entschuldigung, du hattest Recht. Es gibt 32 Klimmzüge.
Zumindest sind all diese Klimmzüge nur ein Problem, wenn Sie versuchen, alle LEDs gleichzeitig einzuschalten. Wenn immer nur eine einzelne LED aktiviert ist, sollte die Last auf der 3,3-V-Schiene <20 mA betragen. Aber wenn Sie nicht wirklich Abschaltzeiten im Nanosekundenbereich benötigen, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, die Klimmzüge auf einige k (oder einige zehn k Ohm) einzustellen.

Antworten (2)

Wenn Sie 31 LEDs aus haben, beträgt Ihre Stromaufnahme von der 3,3-V-Schiene:

ICH = 31 3.3 v 250 Ω = 409.2 M A

Während mit nur 3 LEDs aus (das ist passiert, als Sie nur 4 Kanäle hatten):

ICH = 3 3.3 v 250 Ω = 39.6 M A

Da Sie die N-Kanal-MOSFETs mit niederwertigen Widerständen hochziehen, erhöht das Ausschalten von 28 zusätzlichen LEDs Ihren Strombedarf um 360 mA. Wenn Ihr Netzteil das nicht kann, beginnt es, die Spannung herunterzuziehen, und dann kann der MAX6964 keine 3,3 V ausgeben, um die Gates anzusteuern (weil er sie nicht zuerst an seinem Vcc-Pin erhält). Ort).

Dazu kommt, dass Si969 bei 3,3V nur bedingt schaltfähig ist. Der RdsON bei VGS=4,5 V beträgt 3 Ohm. Bei 3,3 V können Sie erwarten, dass es höher ist, aber es kann immer noch genug Strom fließen, um die LED zum Leuchten zu bringen. Wenn die Stromversorgung jedoch auf beispielsweise 2,5 V heruntergezogen wird, ist RdsON möglicherweise zu hoch (möglicherweise höher als der 10-Ohm-Widerstand jedes LED-Kanals) oder es kann überhaupt nicht schalten.

Was können Sie dagegen tun?

  1. Entwerfen Sie Ihre Schaltung mit P-Kanal-MOSFETs und aktiven HIGH-Ausgängen des MAX6964 neu. Dadurch wird der Verbrauch Ihrer Klimmzüge fast auf Null reduziert (nur die Klimmzüge der eingeschalteten Kanäle ziehen Strom). Das kann für Sie traumatisch sein, also können Sie stattdessen etwas anderes tun ...

  2. Erhöhen Sie den Wert Ihrer Pull-up-Widerstände . 10x, sogar 100x. 250 Ohm sind viel zu wenig. Sofern Sie nicht blitzschnell umschalten müssen, ist ein 4K7-, 10K- oder sogar 22K-Pull-up vollkommen in Ordnung.

  3. Erhöhen Sie als letzte Möglichkeit die Stromstärke des Netzteils (=kaufen Sie ein leistungsfähigeres). Nicht empfohlen!

Ich habe LED-Daten zu meinem Beitrag hinzugefügt. Zu Vorschlag 1: Beachten Sie, dass Platinen bereits hergestellt sind, daher diese Frage - Angenommen, ich könnte einen P-Kanal-FET mit niedrigerem VGS, gleicher Gehäusegröße und Pinbelegung finden, würde die Schaltung mit der LED und dem Begrenzungswiderstand auf der hohen Seite funktionieren ? Dieses Forum zeigt typischerweise P-FET mit Last auf der niedrigen Seite. Vorschlag 2: Wird durch Erhöhen des Pull-up-Werts nicht die Spannung an der Basis des FET verringert?
Wenn die Platinen bereits hergestellt sind, vergessen Sie Vorschlag Nr. 1, da dies eine Neugestaltung der Platine impliziert, da sich die P-Kanal-MOSFETs auf der hohen Seite befinden müssen . OTOH, zu Vorschlag Nr. 2: NEIN , eine Erhöhung des Pull-up-Werts wird die Spannung am Gate des MOSFET nicht verringern, da a) das Gate hochohmig ist und b) es der Ausgang des MAX6964 ist, der tatsächlich antreibt Das Gate dient der Pull-up nur dazu, einen "Standard" -Zustand zu erzwingen, wenn der MAX6964 ausgeschaltet ist und keine Ausgabe liefert. Wirklich: Mach dir keine Sorgen, den Klimmzug zu schwächen, sogar 22k werden in Ordnung sein.
Da ich so nah an der Vgs-Schwelle des si926 bin, tausche ich stundenlang den FET gegen den SSM6N43FU mit Vgs 0,35 V bis 1 V aus?
Ich wäre wahrscheinlich eine gute Idee, ja. Sein niedrigerer RdsON trägt auch dazu bei, die thermische Belastung im MOSFET zu reduzieren, da die Verlustleistung geringer ist.

Ich stimme Enrich zu

  • Vgs sollte ein niedriger Logikpegeltyp <1,5 und nicht 1,5 bis 2,5 für eine 3,3-V-Versorgung sein, um einen niedrigen RdsOn zu erreichen
  • Ich weiß, dass 100-mA-LEDs für ~ 300 mW ausgelegt sind, und dies bedeutet, dass ESR ~ 3 Ohm und MOSFET RdsOn einen geringeren Spannungsabfall berücksichtigen sollten. Typischerweise << Last ESR oder dh <1Ω
  • Ein Pullup von 250 Ω ist für diese Gate-Kapazität lächerlich falsch niedrig. Sie benötigen keine 250 Ω * 20 pF = 5 ns Anstiegszeit (Ciss ~ 18,5 pF typ.)
  • Verbessern Sie Ihre Aufmerksamkeit für Details zu Ohmschen Gesetzberechnungen, inkrementellen Widerstands- (ESR) und Spannungsmessungen an jedem relevanten Pin, um Probleme schneller zu lösen.

Schauen Sie sich den typischen Betriebspunkt auf dem Datenblatt an. Es sollte offensichtlich sein, dass dieser Schalter für die Versorgung oder umgekehrt nicht ausreicht. Mit einem besseren Schalter benötigen Sie nur 3 V und keinen Strombegrenzer, nur 0 ~ 3 Ohm in Reihe.

Wenn Sie ein präzises Design wünschen, nehmen Sie genaue Messungen oder Berechnungen vor.

  • und beheben Sie Ihr CC-Versorgungs- oder Spannungsabfallproblem. Es sollte nicht ausschneiden. Sie stellen die Spannung ein, keine Last und erhöhen den CC auf volle Spannung.

Sie können meine Nennwerte in der Antwort überprüfen. Es wird einen Toleranzbereich geben.

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SSM6N43FU ist <1Ω, was für 3Ω OK ist. LED ist eine klügere Wahl.

Aber wie planen Sie, Ihre Stromversorgung ohne Spezifikationen zu verbessern?

Die LED-Schaltung funktionierte nicht mehr, wenn sie erweitert wurde
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