Mos-Fet problem

[starkeeper]

Hi,
ich habe vor mehrere LEDs mit einem PIC zu steuern. Das ganze stellt sich so dar:
Ich habe 54 LEDs und jede soll einzeln ansteuerbar sein. Dazu sind die LEDs in 3*18 aufgeteilt. Es hängen nun 3LEDs an jeweils einem einelnen PIN des PIC. Also steuert ein PIN nun 3 LEDs. Damit nun nicht alle drei LEDs auf einmal leuchten habe ich jeweils 18LEDs an einen weiteren PIN des PIC gehängt. Für meine Zwecke reicht das so aus, es ist eine simple Matrix.

Mein Problem ist nun die Hohe Spannung der 54 LEDs. Deshalb habe ich möchte ich die 3 PINs die jeweils 18 LEDs ansteuern an ein MOS-FET hängen. Und hier beginnt mein Problem!

Das MosFet (IRLZ34N) hängt mit Gate am PIC und kann also mit maximal 5V angesteuert werden. Source hängt an den LEDs und Drain an +5V, damit sollen die LEDs betrieben werden.
Das MosFet macht aber nicht weit genug auf, daher gelangen nur 3,6V an die LEDs.
Gibts dafür eine einfache Lösung, ohne den PIC zu grillen?

Mfg Starkeeper

[uwegw]

einen mosfet mit 5V- kompaktibelem eingang!
oder nen kleinen treibertransitor vors gate der ne ausreichende spannung einschaltet...

[srem]

Schau dir mal den BUZ 11 an. 50V Sperrspanung und bis 30A Id
Da beste absulut TTL fähig und kostet nicht mal nen Euro.

[starkeeper]

Ja schaltete der BUZ11 denn auch bei 5V voll durch?
Was meinst du mit Treibertransistor, so eine MOS-FET Treiber für 3EUR das stück?

[harryup]

hi,
ja gibt's. nen darlington pnp, basis über vorwiderstand 1kohm an pic, auf emitter 5v, die led's an kollektor. wenn die basis gegen gnd 'gezogen' wird kriegen die leds 5v ab.
gruss, harry

[ICH_]

Der BUZ11 Schaltet bei 5V wohl noch nicht ganz durch:

[starkeeper]

Ok, darlington also..
Bei Reichelt gibts da ja nen paar, aber welche davon sind nun pnp. So wie ich das sehe sind da nur npn, wie z.B. der ULN 2068B.

[Manf]

Der BUZ11 Schaltet bei 5V wohl noch nicht ganz durch:
Für alle LEDs zusammen wird ca. 1A benötigt.
Bei Vds=25V reichen dafür Vgs=4,5V.

Wieviel Vgs braucht man dafür bei Vds=0,3V?
Müßte im Datenblatt stehen.
Höchstwahrscheinlich unter 5V.
Manfred

[ICH_]

nur 1A, dann braucht man aber keinen BUZ11 ;-)

[Manf]

So, schneller gings nicht, 4V Vgs müßten nach Datenblatt reichen.
Zu irgendwas ist der BUZ 11 doch gut.
Manfred
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=432

[starkeeper]

Also zur Auswahl hätte ich hier liegen: IRLZ34N IRL3803 IRF4905

@Manf
Nochmal zum Verständnis, ich bin da etwas hinterher. Was meinst du genau mit vgs=25V und vds..
Ich habe ja nun an beidem 5V anliegen, oder liege ich da falsch?

[ICH_]

Na dann passts ja.
Ich hab hier noch einen FET gefunden: IRL3803
Der Schaltet bei 5V komplett, ist für das Projekt aber wohl überdimensioniert mit 140A dauerstrom.

EDIT: ich seh grad, dass der in deiner Liste auftaucht. müsste also gehen.

[BlackBox]

Das wird so eh nichts.

Du brauchst in den Zeilen und in den Spalten jeweils einen Treiber, sonst grillst Du den PIC. Jeder PIN kann 20mA liefern (Source) bzw. "aufnehmen" (Sink). Die maximale gesammte Stromaufnahme ist ebenfalls begrenzt (siehe Datenblatt). 540mA sind auf jeden Fall definitiv zu viel.

10mA im Mittel pro LED sollten eigentlich ausreichend hell genug sein. Macht 180mA max. im Mittel bzw. 3*180mA=540mA (entspricht Manfreds 1A bei 20mA im Mittel) Impuls pro Zeile.

[BlackBox]

Sorry, glatt vergessen.
Ich meinte einen pnp-Treiber-Transistor pro Zeile (schaltet die +5V) und einen npn-Treiber Transistor pro Spalte (Schaltet die Masse). Mosfets kannst Du natürlich auch einsetzen. Da ist die Verlustleistung geringer.

Reichelt hat da wie schon erwähnt ein recht großes Sortiment von IRF im Angebot. Ich glaube die mit einem L im Namen (z.B. IRFLXXX) sind größtenteils Logig-Level Typen.

[starkeeper]

da bräuchte ich ja nochmal 18 Transen!

Also an einem µC-Pin leuchtet immer nur 1 von drei LEDs pro Zeile auf. In der Spalte könnten aber 18 LEDs brennen, wobei ja dann auch 18 µC-Pins betroffen sind. Verteilt sich die Last denn dann nicht?

[BlackBox]

Die Last verteilt sich schon aber die Summe des Stromes wird für den PIC zu groß. Der 16F877 z.B. kann maximal (Summe aller PINs) 300mA Sink bzw. 250mA Source liefern.

Besser wäre für deine Anwendung eine 9*6 Matrix. Macht insgesammt 15 Transistoren oder Fets.

[starkeeper]

Das Problem bei der 9*6 Matrix ist die Anzahl der gleichzeitig leuchtenden LEDs.
Ich habe dann 9 Spalten und 6 Zeilen. Das nun auftretende Problem ist, dass auch LEDs aufleuchten die nicht gebraucht werden.

[BlackBox]

Warum?
Du willst doch jede LED einzeln ansteuern oder habe ich da was missverstanden?

Dafür legst Du eine Zeile auf Low und steuerst über die Spalten die LEDs an, die leuchten sollen und das Zeile für Zeile. Da z.B. bei der 9*6 Matrix jede LED nur 1/6 der Zeit brennt musst Du sie natürlich mit dem 6-fachen Strom ansteuern, damit im Mittel die Helligkeit ganau so ist, als wenn die LED ständig eingeschaltet wäre.

[starkeeper]

Also ich habe mir nun nochmal das datasheet angeschaut. Bei mir kommt der PIC16F876 zum Einsatz und da steht für PORTA und PORTB max. 200mA und PORTC ebenfalls 200mA. Wenn ich nun am PORTC 8 LEDs hänge und an PORTA+B die anderen 10 LEDs, sollte das doch klappen. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege...

Also das ganze wird eine Art Display für Grafiken. Die Grafik entsteht nach dem Prinzip der Propeller-Uhr. Eine Reihe von LEDs wird per Motor im Kreis bewegt. Immer an der entsprechenden Stelle leuchten die LEDs kurz auf, so entsteht ein stehendes Bild. Das klappt aber nur wenn die LEDs auch ihr volle Dauer brennen. Daher muss ich jede LEDs ansteuern können, und ev. auch alle 18 LEDs auf einmal leuchten lassen.

[BlackBox]

Datenblatt 16F876==Datenblatt 16F877

Hier der Auszug aus den "Absolut Maximum Ratings"

Total power dissipation (Note 1) .................................................. .................................................. ...........................1.0W
Maximum current out of VSS pin .................................................. .................................................. .......................300 mA
Maximum current into VDD pin .................................................. .................................................. ..........................250 mA

OK, wenn Du an die 18 Spalten gebunden bist, dann entweder 18 "Treibertransen" oder Du musst den Strom so gering wählen, dass der PIC das schafft ohne die optischen Effekte mit etwas Rauch aufzubessern O:) . Evtl. reicht es ja auch, die LED´s mit 3mA im Mittel anzusteuern. Ultrahelle LEDs leuchten ("dunkel") teilweise schon bei ein paar µA

Gehe ich jetzt richtig in der Annahme, dass die "3" LEDs in einer sind, Du also eine RGB-Propeller-Clock bauen willst?
Hast mich auf jeden Fall neugierig gemacht.

[BlackBox]

OK, wenn Du an die 18 Spalten gebunden bist, dann entweder 18 "Treibertransen" oder Du musst den Strom so gering wählen, dass der PIC das schafft ohne die optischen Effekte mit etwas Rauch aufzubessern . Evtl. reicht es ja auch, die LED´s mit 3mA im Mittel anzusteuern. Ultrahelle LEDs leuchten ("dunkel") teilweise schon bei ein paar µA

Könnte auch Blödsinn sein.
Da bin ich immer noch von einer Matrix ausgegangen. Beim Propeller-Clock-Prinzip müsste der Impulsstrom ja noch wesenlich höher sein.

[starkeeper]

Also die 3 LEDs sind nicht in einer, das kostet zu viel, das sind einfach drei LEDs :-)
In der Tat will ich versuchen sowas wie eine RGB-Prop-Clock zu bauen. Wenns nicht klappt ists eben nur eine drei farbige Uhr.

Folgende LEDs habe ich von Reichelt bestellt: SLK 5MM RT
Helle LED, 5mm, rot.
Gehäuse farblos, klar.
Abstrahlwinkel: 30°
10/ 20mA
(625nm)/ 20-200mcd

Da steht was von 10/20mA, wie ist das zu verstehen?

Um nochmal klar zustellen, ich bin hier mit meiner Prop-clock noch ganz am Anfang, wenns klappt soll das noch ausgebaut werden, auf die Farben und viele weitere Spielchen..

[BlackBox]

10/20mA?
Würde darauf tippen 20mA maximaler Dauerstrom. Das Datenblatt müsste da aber Aufschluss bringen.

Bzgl. der Treiber kannst Du auch mal nach Transistor oder FET-Arrays Ausschau halten. Das verringert die notwendigen Bauteile etwas.

[Manf]

@Manf Nochmal zum Verständnis, ich bin da etwas hinterher. Was meinst du genau mit vgs=25V und vds..
Ich habe ja nun an beidem 5V anliegen, oder liege ich da falsch?

Nur zur Vollständigkeit: V für Voltage und s,g,d für die Anschlüsse.
Vgs 5V ist o.k., nur Vds soll ja dadurch abfallen auf 0,2V oder weniger.

(Unterhalb der "Stromsättigung" wird der Arbeitspunkt des FET durch den Bahnwiderstand beschrieben.)
Manfred

[coldfirev3]

Scheint mir, es wird ein kleines Bissl am Problem vorbeigeredet..........


Starkeeper schrieb doch :
"Damit nun nicht alle drei LEDs auf einmal leuchten habe ich jeweils 18LEDs an einen weiteren PIN des PIC gehängt. Für meine Zwecke reicht das so aus, es ist eine simple Matrix. "

und weiter :

"Das MosFet (IRLZ34N) hängt mit Gate am PIC und kann also mit maximal 5V angesteuert werden. Source hängt an den LEDs und Drain an +5V, damit sollen die LEDs betrieben werden.
Das MosFet macht aber nicht weit genug auf, daher gelangen nur 3,6V an die LEDs. "

wo ist denn hier bitte die Strombegrenzung z.B. in Form eines Widerstandes ?

So bricht die Spannung garantiert auf den genannten Wert zusammen, etwa 1,4V verbraten an den LED und der Rest steht über dem FET.

Selbst mit Widerstand ist der FET nicht auf 5V, er "hängt" ja schließlich in Serie zu den LED, damit ist zwischen Gate und Source UB-ULED wobei ULED auch noch von der Kristallfarbe abhängig ist.

Die LED mit der geringsten Nennspannung sind rote, mit etwa 1,8V.
[/quote]

[starkeeper]

Also die LEDs haben schon einen Vorwiederstand, den habe ich jetzt nur nicht mitangegeben.

Kann ich denn mit Hilfe des Vorwiederstands, den Strom, den die LED braucht begrenzen? Also wenn ich z.B. die 3.6V nutze die nun aus dem FET kommen. Einen Wiederstand von 100Ohm dran, die LED lässt 2,3V durch. Dann sollte doch die Stromstärke bei 13mA liegen, oder? Damit würden sich alle Probleme in Luft auflösen.

[coldfirev3]

ja, erstmal ist der Vorwiderstand einzig und alleine deswegen vorhanden und wenn UB wirklich 3,6 ist, dann stimmt auch die Rechnung.

[starkeeper]

Super das teste ich dann erstmal so aus, wenn die LEDs dann nicht Hell genug sind kann ich immernoch Maßnahmen ergreifen.