LED-Treiber/Controller für 3,3-V- und 5-V-Schaltung

PWM-Schaltung für 3,3-V- und 5-V-Logiksteuerungen bei hoher Amperezahl

Mit einem 5 m langen LED-Streifen (14,4 W/m), einem geregelten 12-V-10-A-Netzteil (120 W) und vielen Mikrocontrollern ( Arduino Uno , Arduino Micro , Raspberry PI B rev.1 , Raspberry PI B+ , Raspberry PI 2 ) bin ich nicht in der Lage, die PWM richtig zu steuern.

ATM Ich verwende den ULN2803A, um einige kurze LED-Streifen anzutreiben. Die Grenze beträgt 500 mA pro PIN. Aber das ist nicht genug. Ich möchte einen vollen LED-Streifen ansteuern und ihn vollständig mit dem Arduino oder noch besser dem Raspberry steuern.

Dies impliziert die Verwendung von 3,3 V und 5 V Volt bei einer sehr niedrigen Stromstärke. Obwohl es überall Hunderte von netten Tutorials gibt, scheint keines richtig zu funktionieren.

Bei der Analyse der am häufigsten verwendeten Schaltungstypen scheint es, dass Sie nur 3 Mosfets benötigen, um einen LED-Streifen mit einem Mikrocontroller anzusteuern. Und das ist in einer realen Umgebung bereits falsch. Ein Widerstand zwischen dem Signal und dem GND wird benötigt, um die Leiste abzuschalten, wenn der Controller ausfällt. Das größte Problem besteht jedoch darin, die Gate-Schwellenspannung (VGS) des N-Typ-Mosfets zu erfüllen. Selbst wenn 4 V ausreichen, zeigt die Grafik, dass Sie mindestens 7-8 V am Gate benötigen, um einen Mosfet richtig zu sättigen. Ein weiteres Problem ist die Glätte. Die vom Controller erzeugte Rechteckwelle entspricht der auf 12 V verstärkten. Das Schalten/Laden/Entladen dauert zu lange, nennen Sie es, wie Sie möchten. Mosfets brauchen auch eine Art Glättungsschaltung .

Ich habe einige N-Typ Mosfets RFP70N06 , IRF510 , IRF520 von verschiedenen lokalen Geschäften bekommen. Es scheint, dass dies die einzigen sind, die dort verwendet werden, wo ich lebe. Andere Mosfets finde ich nicht. Es ist einfacher, Transistoren zu finden.

Wie auch immer, basierend auf einer anderen Frage, die ich gestellt habe, muss ich jetzt wirklich das Zeug verwenden, das ich gekauft habe. Aber ich möchte diese Mosfets nicht verschwenden oder nur die halbe Leistung der LEDs verwenden. In dieser Frage hat mich @Passerby mit einer netten Grundschaltung verknüpft, um Mosfets mit Transistoren zu versorgen. Ich habe es getestet und es funktioniert.

Es ist invertiert. Um die LEDs einzuschalten, muss ich den Pin LOW setzen. Bis ich mehr über Elektronik weiß, bevorzuge ich es, wenn der Controller ausfällt, dass das Licht aus bleibt. Sieht so aus, als ob diese Transistorlösung nicht so schlecht ist, da sie es ermöglicht, 12 V in einen Mosfet zu stecken, und so ist das größte Problem gelöst (HITZE und vollständig gesättigter Mosfet).

Sagte, dass ich die folgende Schaltung basierend auf dem Link von @ Passerby gemacht habe.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Kann ich das ändern, um es standardmäßig auf AUS zu stellen?

Welcher ist der richtige Mosfet & Transistor???

Mosfets: RFP70N06 , IRF510 , IRF520

Transistor: P2N2222A , 2N2222A , 2N3904 , BC546B

Was sind die Tipps, um das Signal so sauber wie möglich zu halten?

Ich habe keinen Oszillator.

Wenn es nützlich ist, habe ich einige ULN2803A, vielleicht könnten diese die Transiatoren ersetzen???

Antworten (1)

Verwenden Sie einen anderen Transistor, um Ihr Signal zu invertieren.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Jeder der BJTs wird funktionieren. Ich persönlich bin ein Fan des 2N3904, aber das ist vor allem Gewohnheit. Von den MOSFETs würde ich zuerst den IRF520, dann den RFP70N06 und zuletzt den IRF510 empfehlen, obwohl jeder von ihnen funktionieren wird. Wenn Sie den IRF510 verwenden, ist ein Kühlkörper an jedem eine sehr gute Idee. Beim IRF520 beträgt die Verlustleistung im ungünstigsten Fall (LED an 100 %) etwa 1 Watt, daher ist ein Kühlkörper eine gute Idee, aber nicht erforderlich.

Die Verbindung der Glättungsschaltung macht sich unnötigerweise Gedanken über die Reaktionszeit.

vielen Dank für Ihre schnelle und klare Antwort. 2 Dinge, Sie verwenden einen 1k-Pulldown-Widerstand, ist das genug? Sie sagen auch, dass die Verlustleistung bei den ersten Mosfets gut genug ist. Ich plane auch, einen 5630-LED-Streifen mit Strom zu versorgen, der viel mehr verbraucht. Ungefähr 110 Watt vs. 80 Watt brauche ich einen Kühlkörper dafür?
Übrigens sollte ich 1/2 Watt Widerstände oder noch größere verwenden? oder reichen die 1/4 Watt?
1- Die Verlustleistung im ungünstigsten Fall an R2 und R3 beträgt 12 x 12 / 1000 oder ~ 1/8 Watt. 2 - Die Verlustleistung im MOSFET beträgt 110 x 110 / 80 x 80 oder etwa das 1,9-fache. Ich würde wirklich einen Kühlkörper auf einem IRF520 empfehlen. Steigen Sie noch besser auf den RFP70N06 um. Es hat einen viel niedrigeren Einschaltwiderstand, aber seine Gate-Kapazität ist größer, so dass es langsamer ist. Mit 1K für R3 (das Sie auf 500 Ohm senken könnten) schaltet es sich in etwa einer Mikrosekunde aus, und Sie sollten für PWM-Frequenzen unter 20 kHz in Ordnung sein. Aber ein kleiner Kühlkörper ist sowieso eine gute Idee, nur um sicher zu gehen.
Ok, fange an, Schaltung zu bauen.
Ich bin schlecht im Löten. Auch wenn sich die Lötpunkte nicht berührten, benutzte ich ein Messer, um ein schönes Loch zwischen den verschiedenen Lötpunkten zu schneiden. Die 1k-Widerstände fehlen vorerst, da ich mit einer 3-V-Batterie getestet habe. imgur.com/MPqnno0,oc5PDHW,1ZrQdPG und es funktioniert.
Im Moment habe ich mit einem 5A 12V DC auf einem 50cm Streifen getestet. Um sicher zu sein, habe ich auch alle Kabel gleich lang geschnitten .... Theoretisch muss also jeder RGB-Kanal den gleichen Weg zurücklegen, um den Streifen zu erreichen.
Ich habe 2x 270 Ohm verwendet ... also ungefähr 530-540 Ohm für den R3-Widerstand. Und 1 kOhm für den R2
2N3904 & RFP70N06
Ich habe 60-V-Kabel für alle Verbindungen verwendet, abgesehen von den Signalkabeln und dem Gnd, das zum Mikrocontroller geht.
Könnte diese Schaltung den Mikrocontrollern schaden? Nachdem ich alles in ein größeres elektrisches Plastikgehäuse gesteckt habe, teste ich alles besser mit den 10A und einem vollen Streifen. Ich plane, die verschiedenen Molsfets zu berühren, um zu sehen, ob sie heiß sind und wie viel Spannung und Ampere jeder Kanal verbraucht. Gibt es noch etwas???
An den Controller-Pins habe ich 1k Widerstände .... sollte ich auch einen Widerstand zwischen die Masse des Controllers legen, um ihn irgendwie zu schützen? wenn ja welche größe?
Setzen Sie keinen Widerstand zwischen die Masse. Binden Sie sie mit so geringem Widerstand wie möglich zusammen.
"Binde sie mit so geringem Widerstand wie möglich zusammen", was meinst du damit? ihnen?
Binden Sie das Gelände zusammen. Wenn das nicht der Fall ist, meinten Sie "sollte ich auch einen Widerstand zwischen die Masse des Controllers legen, um ihn irgendwie zu schützen?" bitte kläre was du meinst.
Aus dem Bild - kein Widerstand. Direkt verbinden.
Wenn Sie weitere Fragen haben, beginnen Sie eine neue Frage im Sinne von „Das wollte ich, und das habe ich getan, also wie behebe ich das Problem?“
Sicher. Entschuldigung für die vielen zusätzlichen Fragen. ich bin neu in der elektronik... und so wirft jede kleine sache, die ich tue, neue fragen auf.
Nochmals vielen Dank für diese Schaltung - einfach, funktioniert jedes Mal ohne Verrücktheiten und spottbillig.