PWM-Dimmer mit Mikrocontroller - Schaltplan?

    Hallo,


    ich habe hier vor, eine Taschenlampe zu bauen. Nun würde ich gerne einen PWM-Dimmer mit einbauen. Mit einem Mikrocontroller, da es 1. nur möglich sein soll, bestimmte Schaltstufen auszuwählen und 2. zwei Taster verwendet werden sollen und zu guter letzt: µController ist flexibler und (evt. auch kleiner) als andere PWM-Schaltungen wie sie im Internet und auch hier im Forum zu sehen sind. Meine Frage ist jetzt erstmal mehr zur Hard- als zur Software (da gibt es ja viele Beispiele zu und ich hoffe, dass dann entsprechend selber hinzubekommen, sonst würde ich mich nochmal melden ;) )...


    Klar ist: Ich brauche den µController. Ich habe einen ATMEL ... hier (kann ich mit dem Pollin Board programmieren). Dazu brauche ich jetzt vermutlich noch einen Transistor / MOSFET. Ich tippe mal auf MOSFET, da es 4 XP-G R4 sein sollen - also ein Transistor den Strom nicht vertragen würde. Soweit ich weiß funktioniert ein MOSFET vom Prinzip her ja genauso wie ein Transistor, oder?


    Meine Frage wäre jetzt also: Welchen MOSFET kann man da nehmen / woher weiß man das? (Gibt's da irgendwelche Sachen die zu beachten sind / Regeln?)


    Die Hardware wäre doch sozusagen nur ein µController + ein MOSFET um den Ausgang des Mikrocontrollers zu verstärken (weil 4 * XP-G in Reihe, also vermutlich ca. 1A und ca. 12 - 14 V → nicht gut)?


    Vielen Dank,
    katze_sonne :)

    1. Du solltest auf jeden Fall einen "Logic-Level"-MOSFET verwenden, wenn Du mit den 5V des µC ansteuern willst. In Frage kommen da z.B. die IRL*-Typen von International Rectifier.
    2. Über den Daumen würde ich *hier* einen MOSFET verwenden, der mind. das fünffache des erforderlichen Stroms "kann", also hier 5A.
    3. Je nachdem, wie schnell die PWM werden soll und wieviel Strom der µC-Ausgang liefern kann, kann es sich lohnen, MOSFETs mit kleiner Gateladung (total Gate Charge-Wert im Datenblatt) auszusuchen. Innerhalb einer MOSFET-Familie sind das meist die mit dem höheren Durchlasswiderstand (RDS(on)), der aber hier nicht so wichtig ist, da ja eh noch ein Vorwiderstand oder eine KSQ in Reihe zur LED kommt.
    4. Wenn Du eh einen MOSFET für die PWM verwendest, kannst Du mit einem kleinem Zusatztransistor die Instructables-KSQ aufbauen, ist hier im Forum ja mehrfach beschrieben. Kostet fast nichts und hilft gegen schwankende Batteriespannung. Achtung: In diesem Fall muss die MOSFET-Größe nach der Verlustleistung ausgesucht werden, also (U Batt-U LED)* I LED. Bei ein paar Volt Diff.spannung zwischen Batterie und LEDs und 1A würde ich da auf jeden Fall ein Gehäuse mit Kühlfahne nehmen, das heißt TO-251/TO-220 (bzw DPAK/D²PAK als SMD).

    Du solltest das Ganze mal Globaler betrachten.
    Du brauchst für die LEDs doch eh irgendeine Strombegrenzung. Je nach dem wie du die aufbaust - da Taschenlampe, Step-up oder Step-down -kann man da evtl. den KSQ IC auch zum dimmen nehmen und spart somit den zusätzlichen Transistor.

    Hallo!

    Zitat von MOSFET

    1. Du solltest auf jeden Fall einen "Logic-Level"-MOSFET verwenden, wenn Du mit den 5V des µC ansteuern willst. In Frage kommen da z.B. die IRL*-Typen von International Rectifier.

    Logic-Level = für 5V Betrieb, also eine Spannung wie sie bei µProzessoren verwendet wird ausgelegt - hab' ich das richtig verstanden?



    Zitat von MOSFET

    2. Über den Daumen würde ich *hier* einen MOSFET verwenden, der mind. das fünffache des erforderlichen Stroms "kann", also hier 5A.

    Ok, alles klar.

    Zitat von MOSFET

    3. Je nachdem, wie schnell die PWM werden soll und wieviel Strom der µC-Ausgang liefern kann, kann es sich lohnen, MOSFETs mit kleiner Gateladung (total Gate Charge-Wert im Datenblatt) auszusuchen.

    Ich habe hier gerade eine Tabelle gefunden, die einem helfen könnte, falls es jemanden interessiert: http://www.mikrocontroller.net…les/MOSFET-%C3%9Cbersicht


    Hat aber vielleicht jemand einen Link dazu was genau diese Gateladung ist? Konnte leider nichts dazu finden :(

    Zitat von MOSFET

    4. Wenn Du eh einen MOSFET für die PWM verwendest, kannst Du mit einem kleinem Zusatztransistor die Instructables-KSQ aufbauen

    Naja, stimmt auch wieder irgendwie ^^ (mit der sinkenden Spannung habe ich gedacht, dass man es ja sowieso per PWM immer wieder nachregulieren kann... - aber auch irgendwie doof). Ich habe übrigens vor, 10 Akkus * 1,2V = 12V (also im ganz vollen Zustand 10 Akkus * 1,5V = 15 V) zu nehmen.


    Wenn ich die Funktionsweise dieser KSQ richtig verstehe, arbeitet sie ja mit der Basis-Emitter-Spannung, also 0,7V. Der Dazwischengeschaltete WIderstand wiederum bestimmt dann den Strom. Also kann der "kleine Zusatztransistor" wie du ihn nennst wirklich irgendein kleiner sein?

    Zitat von MOSFET

    Achtung: In diesem Fall muss die MOSFET-Größe nach der Verlustleistung ausgesucht werden, also (U Batt-U LED)* I LED. Bei ein paar Volt Diff.spannung zwischen Batterie und LEDs und 1A würde ich da auf jeden Fall ein Gehäuse mit Kühlfahne nehmen, das heißt TO-251/TO-220 (bzw DPAK/D²PAK als SMD).

    ...Also: (15V-12V)*1A = 3V * 1A = 3W? ... also ungefähr? → das gilt jetzt also nur für den Fall, dass ich gleich ne KSQ draus baue, oder?



    Zitat von Snowfly

    MOSFET: danke für den Post, fand ich sehr aufschlussreich. :thumbup:

    +1!!! Finde ich auch, danke!


    Zitat von Kanwas

    Je nach dem wie du die aufbaust - da Taschenlampe, Step-up oder Step-down -kann man da evtl. den KSQ IC auch zum dimmen nehmen und spart somit den zusätzlichen Transistor.

    Wird auf jeden Fall ein linearer Treiber, da getaktete eigentlich immer relativ kompliziert sind, die ICs nicht bei Reichelt / Conrad verfügbar sind (und wenn doch, dann nicht zu vernünftigen Preisen)... und bei linear ist das doch sowieso meist egal soweit ich weiß, oder? (ich meine lineare KSQs haben doch sowieso keinen PWM-Eingang - das ist doch das worauf du hinaus wolltest?)



    Vielen Dank MOSFET und auch an den Rest ein großes Dankeschön für die Antworten schon mal,
    k_s



    EDIT:
    Wäre z.B. der IRLZ34N geeignet?


    Edit2:
    Ich habe hier als µC einen AT Tiny 2313 - der müsste doch dafür geeignet sein, oder?

    Zitat von katze_sonne

    EDIT:
    Wäre z.B. der IRLZ34N geeignet?

    Mit dem hab ich die Instructables-KSQ schon einige male aufgebaut. Geht prima. Aber ich hab irgendwie Bauchschmerzen dabei, eine lineare KSQ bei Batterie- bzw. Akkubetrieb zu verwenden. Da verheizt du die eh immer viel zu knappe Energie deiner Akkus unnötig.

    Zitat von katze_sonne

    Ich habe hier als µC einen AT Tiny 2313 - der müsste doch dafür geeignet sein, oder?

    Japp, zwar im Grunde viel zu groß aber damit gehts natürlich.

    Thx für die Antwort, dgoersch!
    Vermutlich dürfte also auch der ATTINY 12 DIP reichen? (habe mal nach kleineren mit dem Pollin Board programmierbaren µCs gesucht...) - oder gibt's da irgendwie nur nen abgespeckten Funktionsumfang? Obwohl eigentlich sollte ne PWM Funktion ja mit jedem ATMEL machbar sein, denke ich?


    Zitat

    Aber ich hab irgendwie Bauchschmerzen dabei, eine lineare KSQ bei Batterie- bzw. Akkubetrieb zu verwenden. Da verheizt du die eh immer viel zu knappe Energie deiner Akkus unnötig.

    Hehe, kann ich nachvollziehen das Argument, das geht mir immer ähnlich → nenn mir ne bessere Lösung nach den oben genannten Kriterien und ich bin dabei :) :P

    Stimmt, über die Drop-Problematik hatte ich jetzt nicht so nachgedacht, besser als mit dem ursprünglich geplanten Vorwiderstand ist's aber allemal. Evtl. kann man ja die Zusatzdiode wie hier verwenden. Ansonsten brauch man schon wieder einen OP(erationsverstärker), dann wird's unhandlich.


    Der IRLZ34 reicht auf jeden Fall, da ist die Gateladung auch überschaubar. Die Gateladung ist diejenige Ladung, die der Treiber (bzw. hier der µC) ins Gate schieben muss, damit der MOSFET leitet. Je größer sie ist und je weniger Strom der Treiber/µC liefern kann, desto länger dauert der Schaltvorgang und desto mehr Schaltverluste entstehen. Wenn der MOSFET gleich als KSQ benutzt wird, fallen diese Verluste aber nicht ins Gewicht.


    Im übrigen: Danke für die Blumen! :)

    10 Akkus sind bei Nominalspannung 12V
    Mit mehr würde ich im belasteten Zustand nicht rechnen. Deine max.15V sind frisch aus dem Akkulader.
    Die Akkus sind leer bei 0,9V pro Zelle also 9V gesamt. Da das aber eine Reihenschaltung von 10 Zellen ist würde ich bei 1V pro Zelle also etwa 10V abschalten.


    Du möchtest 4 x die XP-G nehmen bei etwa 1A. Da würde ich mal 3,3V Flußspannung ansetzen. Das wären dann schon mal 13,2V. Wenn du dann die Instructables-KSQ nutzen willst kommen da noch mal 0,65V über den Widerstand (1W Typ) hinzu.
    Macht also eine minimale Akkuspannung von 13,85V. :whistling:

    Zitat von Kanwas

    Du möchtest 4 x die XP-G nehmen bei etwa 1A. Da würde ich mal 3,3V Flußspannung ansetzen. Das wären dann schon mal 13,2V. Wenn du dann die Instructables-KSQ nutzen willst kommen da noch mal 0,65V über den Widerstand (1W Typ) hinzu.
    Macht also eine minimale Akkuspannung von 13,85V. :whistling:

    Grr... dieser verdammte Drop! Zwar könnte ich theoretisch zwei Akkus mehr nehmen, da die aber fest eingebaut sein sollen und mein Ladegerät für Akkupacks maximal 10 Akkus packt hab ich natürlich wieder ein Problem ^^ Evt. könnte ich dann sehen, dass ich die Schaltung so mache, dass je zweimal 6 Akkus geladen werden müssen... (entw. umschalten zwischen "Lademodus" und "Leuchten" oder einfach zwei Stromkreise, also zwei KSQs nehmen - dann gäbe es aber auch wieder zwei Mal Drop... weiß ich noch nicht...) - nochwas: Die LEDs müssen ja nicht unbedingt zwingend bis auf 1A laufen. Ich hab mal getestet, bei 11V Uges reicht mir die Helligkeit eigentlich auch schon... obwohl ich hier noch überlegen werde, was die beste Lösung ist...


    Zitat von MOSFET

    Der IRLZ34 reicht auf jeden Fall, da ist die Gateladung auch überschaubar.

    Ok, thx!



    Eine Frage noch: Würde dieser Transistor: BC 548C als zweiter Transistor reichen?


    Die Rechnung stimmt doch, oder? 1A: 0,7V/1A = 0,7Ohm bzw. 800mA: 0,7V/0,8A = 0,875Ohm


    Und ihr habt mich auf die Idee gebracht, dass der µC ja 5V Spannungsversorgung braucht ^^ Hat da zufällig jemand spontan ne Idee? Widerstand geht vermutlich nicht, da der Strom variiert? (laut Datenblatt braucht der wohl 4.0 - 5.5V)


    Gruß,
    k_s

    Zitat von katze_sonne

    Und ihr habt mich auf die Idee gebracht, dass der µC ja 5V Spannungsversorgung braucht ^^ Hat da zufällig jemand spontan ne Idee? Widerstand geht vermutlich nicht, da der Strom variiert? (laut Datenblatt braucht der wohl 4.0 - 5.5V)


    7805 ist wohl hier das Standardbauteil schlechthin. Die L-Variante (78L05) reicht auch aus. Aber hier die selben Bauchschmerzen wie weiter oben... der verheizt den "Überschuss".

    Zitat von dgoersch

    7805 ist wohl hier das Standardbauteil schlechthin. Die L-Variante (78L05) reicht auch aus. Aber hier die selben Bauchschmerzen wie weiter oben... der verheizt den "Überschuss".

    Hmm... irgendwie sagt mir das was (ist der nicht auch auf dem Pollin Atmel Board drauf?) ^^ Danke für den Tipp :)


    Zitat von Jürgen1988

    78L05 in So8 und noch 2 C

    Dito!


    Mit zwei C meinst du wohl Kondensatoren? Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe sind die aber optional, oder? Oder sollte man sie doch lieber nehmen? 0,22µF und 0,1µF - oder?


    Da müssten doch diese hier gehen, oder?: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=9265 und - mist, als Keramikscheibenkondensator mit der Kapazität wie im Datenblatt für den ersten gewollt (zum zweiten finde ich keine Angabe), gibt's da natürlich wieder mal nichts...? Was nimmt man dann da? ELKO? ...?


    EDIT: So einen? http://www.reichelt.de/?ARTICLE=15086

    Zitat von katze_sonne

    Vermutlich dürfte also auch der ATTINY 12 DIP reichen?

    Den würde ich freiwillig nicht nehmen - zumindest nicht, wenn du mit Bascom programmieren willst. Der hat nämlich kein SRAM und ist wohl nur mit einigen Klimmzügen zu beherrschen.
    Mach dir das Leben leichter und nimm einen Tiny13 oder Tiny25 oder einen anderen 8-poler.

    Na ja, da solltest Du schon noch etwas ändern: ^^


    Die LED sollte zwischen Plus und dem Mosfet,
    ein kleiner Gatewiderstand schadet auch nicht. :wacko:
    Parallel zu C1 und C2 sollte noch ein Elko,
    bei C1 je nach Last schon mal 470µF, bei C2 reichen 10µF.


    Ich weiss nicht wie das bei den AVR µC ist aber den Reset
    würde ich immer mit einem RC Glied beschalten, das erspart
    manchmal viel Sucherei wenn das Teil nicht richtig startet. 8o



    MfG Raimund