Spannungsschalter

  • Hallo zusammen,
    bevor ich zu meiner eigentlichen Frage komme, will ich nochmals sicher gehen, dass meine Schaltung richtig ist. Ich habe folgende RGB LEDs: http://www.mikrocontroller.net…6-Pin_Superflux_-_RGB.pdf
    Diese möchte ich nun an einem 12V Netzteil betreiben (klick).


    Dazu habe ich folgende Schaltung mir überlegt:



    Nun zur eigentlichen Frage:
    Die 3 einzelnen Kanäle sollen über die GPIO-Pins eines Raspberry Pi gesteuert werden. Neben einem GND Pin habe ich 3 weitere, jeweils einen für Rot, Grün und Blau. Die Spannung kann ich zwischen 0 und 3V steuern. Damit möchte ich aber nun die oben genannte Schaltung steuern können. Also sowohl ein an/aus des Kanals, als auch die Helligkeit über die Spannung.
    Ist dies möglich? Wenn ja, wie stelle ich das am Besten an?


    Viele Grüße

  • Sollen sich alle (bspw) roten LEDs gleich verhalten oder willst du deine verschiedenen Reihen einzeln steuern?


    Die LEDs einer Farbe sollen sich alle gleich verhalten.


    Was spricht gegen eine PWM-Dimmung? Die ist mit bedeutend weniger Aufwand und Bauteilen realisierbar


    Der Raspberry Pi macht im Prinzip genau das. Mit dem Programm pi-blaster werden die GPIO-Pins durch PWM gesteuert. Das Problem ist nur, dass an diesen letztendlich nur maximal 3V möglich sind.

  • Wenn du deine PWM nicht erst glättest, sondern direkt auf einen Mosfet gibst (bspw ein IRLU2905 oder einen IRLZ44N, die können bei 3V schon mehrere Ampere schalten) hättest du mit 9 Bauteilen (3x den Fet, 3x2 Widerstände) eine vollständige Schaltung.

  • Ok, dies würde ich dann so wie in folgender Grafik anschließen oder? Link


    Wenn man jetzt z.B. den IRLZ44N nimmt, dieser würde zwischen 1V und 2V anfangen zu leiten oder? Meine Kenntnisse in der Elektrotechnik sind leider nicht die Besten. Welche Spannung würde denn dann etwa ausgegeben werden, wenn am RPi 3V anliegen.


    Ich habe eben auch nochmal am RPi nachgemessen. Es liegt selten die volle Spannung an. Diese hängt nämlich von einem Videobild ab (--> Ambilight). In der Regel liegt sie nur zwischen 0V und 1V. Kann aber natürlich auch auf die volle 3,3V gehen.


    Ich denke, dass macht mein Vorhaben nicht gerade einfacher.

  • Was da anliegt musst du in deinem Quellcode schauen - Wenn du tatsächlich eine PWM-Dimmung hast (und nicht über einen (integrierten) Digital-Analog-Wandler (DAC) eine Gleichspannung ausgibst) dann liegen dort 3V an, aber halt nicht immer (Google mal selbst nach PWM, dann siehst du das) - der IRLZ schaltet bei 3V schon sehr gut, das ist kein Thema.


    Ein Mosfet ist (im Idealfall) lediglich ein Schalter - der kann also nur (bei einer 12V-Quelle) entweder leiten (12V liegen an den LEDs an -> AN) oder sperren (0V an den LEDs -> AUS). Die restliche Erklärung wird sich aus dem PWM-Stichwort ergeben ;)


    Zu deiner Grafik: Der RPi muss an GATE, die LEDs mit Minus an DRAIN und die Masse an SOURCE. Das Plus der LEDs muss an die Versorgungsspannung (12V) und du musst außerdem die beiden Massen (vom RPi und vom Netzteil) noch verbinden.
    Dazu dann einen PullDownWiderstand zwischen Gate und Source und einen Gatewiderstand zwischen Gate und RPi, um die Dimensionierung kümmern wir uns später.

  • Ok, so langsam kommt Licht in die ganze Sache :)


    An den Ausgängen des RPi liegt 3,3V an. Einfach gesagt wird durch PWM dann je nach Frequenz der Ausgang wechselnd An und wieder Aus geschaltet, oder?


    Wozu dienen dann die beiden Widerstände am Mosfet? Habe nur was gefunden, dass Sie ein unkontrolliertes Schwingen verhindern sollen. Ist das so richtig?

  • Der Gateanschluss ist elektrisch gesehen ein Kondensator - das heißt bei einem plötzlichen Spannungswechsel (0V->3V3) zieht der sehr viel Strom - unter Umständen mehr als der RPi verträgt. Dafür ist der Gatewiderstand.
    Der zweite Widerstand (nach Masse) hilft beim Entladen (3V3 -> 0V) und stellt ein definiertes Potential (0V) zur Verfügung, wenn der RPi nicht grade die 3V3 liefert.
    -> Der eine Widerstand schützt den RPi, der zweite unterstützt die Funktion.


    PWM: stimmt. Die Frequenz ist dabei gleich, aber das Verhältnis von AN/AUS verändert sich.

  • Normalerweise nimmt man da Standartwerte: 10-50kOhm für den PullDown (je größer der wird, desto langsamer kannst du "abschalten", aber je kleiner er wird, desto mehr Strom fließt außerhalb der Schaltzeitpunkte aus deinen Pins) und irgendwas zwischen 20 und 50 Ohm für den Gatewiderstand - je größer der wird, desto langsamer schaltet das Gate "ein", je kleiner er wird, desto mehr Strom wird am Anfang gezogen. Natürlich ist das auch von der Frequenz deiner PWM abhängig, da musst du mal raussuchen mit welcher dein RPi da arbeitet.

  • Ich würde an deiner Stelle die Frequenz nochmal verdoppeln aber selbst das ist für unsere Widerstände völlig unkritisch -> kannst ~50Ohm für das Gate und ~50kOhm für den PullDown nehmen, je nachdem was du rumliegen hast.