Wie man das Gate eines MOSFET mit einem PWM-ähnlichen Signal ansteuert

Ich versuche, MOSFET als Treiber für meine 10-W-LED mit 12-V-Versorgung zu verwenden. Diese LED wird als Sender mit Signal von Arduino Nano verwendet. Ich verwende einen IRFZ44N-MOSFET mit Vgs (min) = 2 V und Vgs (max) = 4 V. Das Problem ist, wenn ich das Sendesignal an das Gate des MOSFET gebe, schaltet es sich nicht vollständig ein. Der Spannungsabfall an der LED wäre 6 V und an Vds 6 V. Als ich den Abfall über Vgs überprüfte, zeigte das DMM nur 2 V an. Soweit ich gelesen habe, mittelt das DMM den Wert für solche Signale, aber das sollte bedeuten, dass der Abfall über Vgs ungefähr ist. 5 V und schaltet daher den MOSFET ein, aber er schaltet sich nicht ein. Daher habe ich versucht, das 1-Sekunden-EIN- und 1-Sekunden-AUS-Signal des Blinkprogramms an das Tor zu geben. Was mir aufgefallen ist, war, dass der MOSFET mit sehr weniger Vds und max vollständig eingeschaltet wurde. Spannungsabfall über der LED, aber das gleiche ist' t wahr für höhere Frequenz. Ich würde gerne wissen, wie man den Mosfet mit sehr hoher Frequenz wie PWM antreibt.

LED-TREIBER

Wir müssen etwas mehr über diese "LED" wissen, bevor Sie eine gute Antwort erhalten. Wenn es sich wirklich um eine "12-V-LED-Lampe" mit eingebautem Stromregler handelt, ist Andys Antwort in Ordnung. Andernfalls suchen Sie tatsächlich nach einer PWM-fähigen Stromquelle, die Andys CCT mindestens einen Widerstand hinzufügt.
Es ist eine normale 10W 12V COB LED. Es funktioniert gut mit dem Strombegrenzungswiderstand, aber wenn ich den Mosfet verwende, um die LED anzusteuern, leuchtet nur ein Teil davon, was bedeutet, dass es nicht eingeschaltet ist oder ich mich irgendwo irre. Ich möchte es mit seiner vollen Intensität nutzen und gleichzeitig ein- und ausschalten können, um Daten über ein paar Meter zu übertragen.
Die Tatsache, dass es eine Strombegrenzung für 12 V hat und nicht nur eine LED ist, war in der Frage unklar. Andys Antwort ist in Ordnung.

Antworten (2)

Zusammenfassung der Lösung

  1. Der 10-k-Vorwiderstand schränkt die Fähigkeit ein, eine ausreichende Gate-Spannung an die meisten MOSFETs zu treiben - dies sollte durch (sagen wir) 10 Ohm oder 100 Ohm ersetzt werden.
  2. Dies verbessert auch die Hochfrequenzaktivierung des MOSFET aufgrund der niedrigen Treiberimpedanz, die die Gate-Kapazität viel schneller auflädt.
  3. Die LEDs sehen bei einer hochfrequenten 50:50-Ansteuerung dunkler aus, als wenn sie aufgrund der Persistenz der Netzhaut langsam eingeschaltet würden
  4. Die Verwendung eines DVM zum Messen von 6 Volt an den LEDs zeigt an, dass bei einer hohen Frequenz die tatsächliche Wellenform ein schnelles Ein-Aus-12-Volt-Signal ist, das natürlich durchschnittlich 6 Volt beträgt. Dito die Spannung über dem MOSFET.

Bild ursprünglich von OP gepostet: -

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Zunächst einmal kann der 10-kΩ-Serienwiderstand, der mit dem Ausgang des Nano verbunden ist, auf etwa 100 Ohm reduziert werden. Im Moment halbiert es die Ansteuerspannung vom Nano und dies bedeutet eine schlechte Leistung des MOSFET in Bezug auf den Einschaltwiderstand.

Wenn der Nano ein 5-Volt-Logiklaufwerk erzeugen kann, sollten Sie mit dem IRFZ44N einverstanden sein: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bei höheren Frequenzen verschlechtert die Gate-Source-Kapazität das am Gate gesehene Signal, wenn der Treiberstrom nicht ausreicht. Die Gate-Source-Eingangskapazität beträgt fast 1,5 nF und mit einer effektiven 5-kOhm-Quelle bildet dies ein RC-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 21,2 kHz. Deutlich höhere Antriebsfrequenzen werden am Gate zu einem matschigen DC-Pegel. Versuchen Sie zunächst, den 10-kOhm-Reihenwiderstand zu entfernen und durch einen 100-Ohm-Widerstand zu ersetzen.

Da ich keinen 100 Ohm Widerstand hatte, habe ich 330 Ohm parallel zu 10k geschaltet. Die vom DMM immer noch gelesene Spannung beträgt 1,9 ~ 2 V, dh Vgs, und der LED-Spannungsabfall blieb gleich wie zuvor. Ja, Nano erzeugt eine Logik von ~ 5 V, die auch während einer langsamen EIN-Sekunde und einer Sekunde AUS gleich blieb. Aber sobald ich die Frequenz erhöhe, fällt die Spannung, wie vom DMM gelesen, auf ~ 1,9-2 V.
Messen Sie den Spannungsausgang des Nano mit angeschlossenem Schaltkreis - führen Sie die gleiche Messung durch, aber bitte auf der Nano-Seite des 10-kOhm-Widerstands.
~5V für eine langsame Ein-Sekunde und eine Sekunde Aus. ~1,9-2 V für ein Signal mit höherer Frequenz, wie es vom DMM gelesen wird.
OK, dann kann der Nano nicht genug Antrieb für die Gate-Kapazität des MOSFET erzeugen - was war die höhere Frequenz?
1 kHz PWM-Signal.
OK, aber Sie messen mit einem DVM, sodass die Rechteckwelle auf etwa 50 % des Spitzenwerts gemittelt wird. Das bedeutet einen echten Spitzenwert von etwa 4 Volt. Das könnte für das IRFZ44 noch in Ordnung sein. Aber haben Sie darüber nachgedacht, dass die durchschnittliche Lichtleistung Ihrer LED jetzt auf 50 % gedimmt ist und der einzige Grund, warum sie dunkler aussieht, in der Persistenz der Netzhaut liegt?
Nun, anfangs dachte ich dasselbe über die Persistenz der Netzhaut. Dies sollte jedoch bedeuten, dass der Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen der LED ~ 11-12 V und der von Vds ~ 0 V betragen sollte, aber er beträgt ~ 6 V bzw. ~ 5-6 V. Eine weitere Sache, die mir aufgefallen ist, ist, dass wenn der Nano über USB mit dem PC verbunden ist, die Signalspannung für dasselbe Signal auf 2,5 V ansteigt. Da dies ein Teil des Projekts ist, schließe ich die Spannung von 7805 an Nano an. Und bei Anschluss an 7805 fällt der Ausgang wie bereits erwähnt auf 1,9-2 V ab. PS Ich glaube nicht, dass Nano ein Problem hat, weil mein anderer Nano sich genauso verhält.
Nein, das DVM mittelt die Spannungen und es werden ungefähr 6 Volt im Durchschnitt über die LED und 6 Volt im Durchschnitt über Drain und Source liegen.
Oh, danke und ich habe vergessen zu erwähnen, dass meine LED eine COB-LED mit 3x3-Struktur ist. Bei einem solchen Signal leuchten nur 6 von 9 LEDs. Ist es möglich, eine optisch höhere Intensität zu erreichen, während der Mosfet immer noch mit einem Hochfrequenzsignal betrieben wird?
Können Sie bestätigen, dass Ihr grundlegendes Anliegen angesprochen wurde, bevor Sie fortfahren?
Nun, da nicht alle 9 LEDs leuchten, bin ich mir nicht sicher, ob die LED eingeschaltet ist oder nicht.
Wenn Sie keine Stromausgleichswiderstände verwenden, könnte dies die Antwort sein, aber denken Sie daran, dass dies kein Diskussionsforum ist. Dies ist eine Frage-und-Antwort-Site, also frage ich noch einmal, können Sie bestätigen, dass das grundlegende Anliegen, das Sie hatten, angesprochen wurde, bevor Sie fortfahren?
Das tut mir leid. Ja es wurde angesprochen.
Es scheint mir, dass Ihre COB-LED-Matrix eine Analyse benötigen würde, also stellen Sie bitte eine neue Frage und geben Sie Details zur LED und Matrix sowie einen Link zum Datenblatt an. Zeigen Sie auch alle anderen Schaltungsdetails, die relevant sein könnten. Sie können diese Frage abschließen, indem Sie meine Antwort formell akzeptieren.

Liste der Dinge, die ich falsch gemacht habe und wie ich sie überwunden habe.

  1. Ich habe mich also mit der Schaltung geirrt, bei der der 10-kOhm-Reihenwiderstand als Spannungsteiler fungieren würde. Also, entfernte den 10k Ohm Widerstand, der mit Arduino verbunden war, aber der Pulldown-Widerstand ist notwendig. Danke an @Andy aka.

  2. Hochfrequenzsignale beeinflussen das Dimmen des Signals nicht, aber sein Arbeitszyklus wird es tun.

  3. Der von mir verwendete Mosfet war kein logischer Mosfet und ließ sich daher nicht richtig einschalten. Ein logischer Mosfet wie IRLZ44N hat es geschafft.

Hören Sie mir zu @surajB - Sie haben meine Antwort ursprünglich als richtig markiert und jetzt haben Sie sich entschieden, Ihre Zusammenfassung meiner Antwort als die richtige Antwort zu ernennen. Ich werde mich also mit Ihrem Fall befassen und darauf hinweisen, dass Sie, wenn Sie zukünftige Hilfe auf dieser Website wünschen, den Menschen, die Ihnen helfen, Respekt entgegenbringen sollten. In keiner Weise, Form oder Form wird jemand, der auf Ihre "richtige" Antwort stößt, dies so sehen. Zum Beispiel Punkt 1, den ich Ihnen in meiner Antwort erklärt habe. Punkt 2 wurde in Kommentaren/Diskussion unter meiner Antwort geliefert....
... Punkt 3 (die Verwendung eines IRFZ44) wurde von Anfang an in Ihrer Frage erwähnt, daher ist Ihr Punkt 3 ungültig. Auf dieser Grundlage muss ich Ihre schlechte Antwort ablehnen und Sie daran erinnern, dass Hilfe, die Sie erhalten, angemessen belohnt werden sollte. Wenn etwas an meiner Antwort nicht die Ware geliefert hat, besprechen Sie es bitte. Im Moment bin ich enttäuscht von dir.
Nun, Andy alias ich bin Ihnen sehr dankbar für die Menge an Wissen, die Sie mir vermittelt haben. Lassen Sie mich die Dinge wie folgt klären:- 1. Ich habe meine Antwort als richtig markiert, damit jeder, der nach einer ähnlichen Frage sucht, die Lösung für genau das gleiche Problem wie meins findet. 2. Ich habe Ihnen in meinem ersten Punkt in den Antworten gedankt. 3. Zu Punkt 2 kommend, haben wir nur über Frequenz gesprochen, deshalb musste ich es erwähnen.
4. Wie ich bereits erwähnt habe, hilft niemandem mit ähnlicher Frage. Ich musste es als Lösung erwähnen. Ich stimme zu, dass es mein Fehler war, und deshalb habe ich in meinen Antworten als "Liste der Dinge, die ich falsch gemacht habe und wie ich sie überwunden habe" erwähnt, dass ich wieder falsch betont habe.
Die Lösung wurde in meiner Antwort (und meinen Kommentaren) behandelt, und Sie enttäuschen mich immer noch. Wenn Sie wollten, dass meine Antwort oben eine Zusammenfassung enthält, sollten Sie dies sagen, und ich hätte dies getan. "Danke" auf dieser Seite wird durch positive Stimmen und formelle Annahme von Fragen angewendet. So wird auf dieser Seite „Danke“ gesagt. Ich sehe, was Sie getan haben, als Undankbarkeit.
Der einzige Grund, warum ich meine wie gesagt als Antworten markieren würde, war, dass jeder, der ähnliche Fehler wie ich gemacht hat, die Antwort leicht bekommt, auch nicht, dass meine Antwort oben bleibt. Ich möchte in keinem Zustand meines Geistes jemanden verletzen/enttäuschen, der mich mit Wissen aufsaugt. Ich werde demütig Ihre Antwort als die richtige Antwort markieren.
OK, ich werde oben in meiner Antwort eine Zusammenfassung erstellen. Danke, dass Sie die Vernunft sehen. Wenn Sie Ihre Antwort geringfügig bearbeiten, kann ich meine Ablehnung entfernen. Dito deine Frage. Ich kann eine Ablehnung nicht stornieren, es sei denn, Sie nehmen eine Änderung vor.
Nein, ich habe kein Problem damit, wenn jemand meine Antwort abwertet. Bitte erwähnen Sie, welche Änderungen ich vornehmen soll, und ich werde dafür sorgen, dass sie bis heute erledigt sind.
Nehmen Sie einfach triviale Änderungen ohne Bedeutung vor, z. B. das Hinzufügen einer Leerzeile und dergleichen. Ich kann meine Ablehnungen nicht rückgängig machen, bis eine Änderung vorgenommen wird. Bitte informieren Sie mich, wenn Sie dies getan haben, und ich werde sie rückgängig machen.
Ich habe die Bearbeitungen vorgenommen.
OK, aber Sie müssen Ihre Frage auch trivial bearbeiten.
Ja, ich habe die Frage jetzt bearbeitet.
Ich habe gerade die Ablehnung entfernt.
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