Mit 5V 12V schalten

  • Guten Abend,


    zu dem Thema findet man richtig viel im I-Net, jedoch verhält sich meine Schaltung etwas komisch. Da ich bald mit HP LEDs arbeiten will, will ich mit 5V von eimem Mikrocontroller 12V schalten.
    Dazu habe ich folgende Schaltung von Mikrocontroller.net nachgebaut:


    Einen 4700 Ohm Widerstand hatte ich nicht, statdessen habe ich einen 10k Ohm Widerstand genommen. Das sollte jedoch kein Problem sein. An dem Verbraucher habe ich ein Spannungsmessgerät/Spannugnsprüfer. Der Transistor ist ein BC547 (NPN). Die Spannung am Mikrocontroller-Pin sollte 5V betragen.


    Jetzt sind mir 2 Sachen aufgefallen:
    1) Wenn der Mikrocontrollerpin auf 0 ist, schaltet der Transistor, wenn er auf 1 ist, sperrt er - ist das normal in dieser Schaltung?
    2) Mir ist folgendes aufgefallen:


    Transistor schaltet 12V:Spannungsmesser dierekt an 12V, gleiches Netzteil:
    [Blockierte Grafik: http://img4.abload.de/img/dscn937009o8.jpg]


    Spannungsmesser dierekt an 12V, gleiches Netzteil:
    [Blockierte Grafik: http://img4.abload.de/img/dscn93715bs8.jpg]




    Wie man hoffentlich sieht, fällt iergendwo Spannung ab. Die Fotos wurden unter gleichen Bedingungen gemacht, der Unterschied ist in wirktlichkeit eher extremer.
    Heißt das, wenn ich eine 350mA KSQ anschließe und an den Kollektor eine Spannung von 12V gebe, dass dann die Spannung an der KSQ gar nicht 12V ist und die LEDs dann etwas dunkler leuchten?



    Welche Schaltung habt ihr für eure HP LEDs verwendet oder würdet ihr empfehlen?

  • Ist das eigentlich die "gängige" Schaltvariante oder sind andere besser?

    Der BC547 ist ein Universaltyp, d.h. er kann alles ein bißchen und nichts besonders toll ;) Große Ströme kann er halt nicht schalten, da nimmt man dann einen Leistungs-MOSFET.

    keine Ahnung ob das zum beschriebenen Fehlerbild passen könnte

    würde es nicht, das hatten wir hier: Transistor vertauscht... schon mal.


    Hast Du evtl. nur die 12V verpolt angeschlossen und die 5V korrekt? Das würde auch passen.

  • Servus,


    was steht für das X in der Schaltung, oder anders rum, was ist Deine
    Last in dieser Schaltung ? ?(
    Irgendwas muss da ja drinnen sein, oder hast Du die 12V
    direkt an den Kollektor angeschlossen ? ;(


    Der 10K ist an der Grenze, muss aber für den Test gehen.
    Ansonsten 4,7k oder 2,7k reinmachen.


    Abgesehen mal davon, das dieser Transistor keine KSQ für
    HP LEDs schalten kann, da ist der zu schwach dafür. :S


    MfG Raimund

  • Habe die Schaltung eben noch mal neu gebaut, Quick and Dirty. Jetzt geht gar nichts mehr :(
    Als Widerstände habe ich 14*330 Ohm benutzt, sind also fast 4700 Ohm.

    Nicht, dass ich dich für nen Deppen halten würde, mir ists selber auch schon passsiert: Ist die Transe vll falsch angeschlossen? Die Abbildung im Datenblatt ist nämlich mal die Daufsicht und mal "Bottom View" je nachdem welches man erwischt. Somit wäre dann C und E vertauscht, keine Ahnung ob das zum beschriebenen Fehlerbild passen könnte.

    Habe mich an diesem Bild orientiert:
    [Blockierte Grafik: http://graznik.de/strobeclock/pics/bc547.gif]


    Ich habe eben E und C vertauscht, jedoch ohne Erfolg.

    Hast Du evtl. nur die 12V verpolt angeschlossen und die 5V korrekt? Das würde auch passen.

    Habe eben mal die 12V Kabel getauscht, ohne Erfolg. Soweit ich weiß kann ein Transistor ja nicht verpolt werden.

    Hast du den Strom in dem 12V strompfad schon mal gemessen ( CE ) ?? Es könnte sein dass der Basis Widerstand zu groß ist und daher der Transistor nicht voll durchsteuern kann. X(

    Die Möglichkeit zum Strom messen habe ich leider nicht. Habe jedoch mittlerweile ca. 4700 Ohm, geht nichts.

    was steht für das X in der Schaltung, oder anders rum, was ist Deine
    Last in dieser Schaltung ?

    Das X war gestern noch der Spannungsprüfer. Jetzt in der Schaltung (s. Foto) die Glühbirne. Habe mich gegen ne LED entschieden, da ich die Glühbirne mit 3V und 4,5V laufen lassen kann - ist ja nur ne Testschaltung.


    [Blockierte Grafik: http://img3.abload.de/img/dscn93786hea.jpg]



    [Blockierte Grafik: http://img3.abload.de/img/dscn9386hgp3.jpg]


    [Blockierte Grafik: http://img3.abload.de/img/dscn9378-kopiefh34.jpg]



    Seht ihr einen Fehler? Habe schon C und E vertauscht, auch schon + und - Pol, jedoch finde ich keinen Fehler :(. So viel kann man da doch nicht falsch machen!

  • Mir scheinen die "-4,5V" das Problem zu sein. Der Emitter des Transistors muss auf gleichem Potenzial liegen wie der GND-Bezug des Controllers, sonst klappt das nicht.


    EDIT: achso, die "4,5V" gehören wohl zu "+" und "-". Trotzdem muss der GND des Controllers mit dem "-" des Lastkreises verbunden werden.

  • Knapp 1mA als Basisstrom sollte eigentlich genügen, um was nennenswertes an Strom fließen zu lassen. Da außerdem das Schaltverhalten genau falsch herum ist, tippe ich mal auf einen Fehler in der Beschaltung (beide Schaltungsteile floaten irgendwie gegeneinander). Die Masse muss natürlich für alles gemeinsam sein, das kann man auf deinen Fotos nicht erkennen.

  • Naja, egal. Hoffentlich werde ich das mit nem Mosfet dann hinbekommen :)

    Große Ströme kann er halt nicht schalten, da nimmt man dann einen Leistungs-MOSFET.

    Zu den Mosfets:


    Da ich will, dass wen der Pin am Mikrocontroller auf 0 ist, dass dann der MOSFET sperrt, brauche ich einen selbstsperrenden, also einen Anreicherungstyp!
    Da die Spannung am Pin des Mikrocontrollers positiv ist, brauche ich einen N-Kanal MOSFET!


    Stimmen meine Überlegungen?

  • Zu den Mosfets:


    Da ich will, dass wen der Pin am Mikrocontroller auf 0 ist, dass dann der MOSFET sperrt, brauche ich einen selbstsperrenden, also einen Anreicherungstyp!
    Da die Spannung am Pin des Mikrocontrollers positiv ist, brauche ich einen N-Kanal MOSFET!


    Stimmen meine Überlegungen?

    Das kann man so absegnen.


    Achte darauf, dass es LL MOSFets sind, sonst ist RDSon bei 5V / 20mA noch sehr hoch, oder aber der schaltet noch gar nicht durch. IRL1004 (40V/75A/9..7mOhm) und IRL3705N(55V/75A/18..10mOhm) sind hier gängige Typen.


    Die Verlustleistung am Gehäuse kannst du dir berechnen, und wie man eine 1Watt/3Watt LED kühlt weißt du ja sicher, beim MOSFET reicht dann ein Kühlkörper gleicher größe definitiv aus.

  • Die Masse vom Mikrocontroller und von der Transistorschaltung müssen aber auch beim Schalten mit einem FET verbunden sein. Wenn du die Schaltung mit einem Bipolartransistor nicht zum laufen bekommst, wirst du genauso Schwierigkeiten mit einem FET haben.


    Bei meinem Ambilight mache ich übrigens was ganz ähnliches:


    Links geht's zu den µC-Pins (5V), unten zur Stromversorgung der LED-Cluster (12V).

  • Danke für die Antworten! :)


    Habe jetzt eben nochmal die die 12V Transistorschaltung mit einer LED sauber auf eine Lochrasterplatine gebaut und es geht mehr oder weniger :)


    Dabei ist mir aufgefallen, dass der Transistor nicht voll durchschaltet, was jedoch mit dem viel zu hohen Basiswiderstand von 10k Ohm zu begründen ist. Auch ist mir aufgefallen, dass der Transistor sehr schwach durchschaltet, wenn kein Basisstrom vorhanden ist. Ist dies normal, oder liegt dies an dem 10k Ohm Widerstand?


    Zu den Mosfets:

    Achte darauf, dass es LL MOSFets sind, sonst ist RDSon bei 5V / 20mA noch sehr hoch, oder aber der schaltet noch gar nicht durch. IRL1004 (40V/75A/9..7mOhm) und IRL3705N(55V/75A/18..10mOhm) sind hier gängige Typen.

    Ich habe für die RGB Beleichtung HP LEDs geplant, somit sind auch die Ströme höher. Soll ich dennoch zu einem der beiden Mosfets greifen, oder sind andere da besser?


    Die LEDs werde ich per PWM dimmen, ich konnte jedoch weder im Datenblatt des IRL1004, noch im Datenblatt des IRL3705N eine Angabe zur Frequenz finden. Da steht nur "Fast switching".

  • Für HP-LEDs sind FETs wohl besser geeignet, weil entsprechende Bipolar-Leistungstransistoren eine geringe Stromverstärkung haben und du somit einen hohen Basisstrom brauchst. Den stellt dir der µC aber nicht zur Verfügung, so dass du noch eine Treiberstufe brauchst, oder einen Darlington-Leistungstransistor (selten).
    Außerdem ist der Basiswiderstand von 10kOhm wirklich zu groß.
    Bei der Geschwindigkeit der FETs kommt es hier im Wesentlichen darauf an, wie hoch die Umladeströme sein können. Die ca. 10mA, die so ein µC liefern kann, können ausreichen, müssen aber nicht. Das hängt davon ab, wie steil die Schaltflanken werden sollen. Treiber für MOSFETs erlauben nicht selten Umladeströme von 1A oder mehr...


    P.S.: Wer ist eigentlich dieser unregistrierte WERTO? Der stimmt mir nämlich immer zu. Spammer oder was? Unregistrierte Leute bekommen doch keine Slotcodes, oder?

  • Hallo,


    in den Datenblättern von FETs sind so Sachen wie Rise-time, Fall-time, Delay und, auch wichtig, die total Gate-charge, meist in [nC] (Nanocoulomb), angegeben. Dieser Wert multipliziert mit der PWM-Frequenz ergibt den Strom den der uC-Port zur Verfügung stellen muss, damit der FET schalten kann. Ich denke bei den üblichen PWM-Frequenzen (<1kHz) wirst du kaum Probleme mit den Portströmen des uC haben, ausser du nimmst einen wirklich dicken FET mit ordentlich Gatecharge. Am wichtigsten ist, dass die Threshold Voltage unterhalb der Versorgungsspannung deines uC liegt, dann schaltet er auch sauber durch.


    Grüße


    Fasti

  • Die ca. 10mA, die so ein µC liefern kann, können ausreichen, müssen aber nicht. Das hängt davon ab, wie steil die Schaltflanken werden sollen. Treiber für MOSFETs erlauben nicht selten Umladeströme von 1A oder mehr...

    Die 10mA bzw. der entsprechende 1k-Gatewiderstand sollten für einige kHz Schaltfrequenz locker ausreichen. Hier geht's ja um rel. kleine MOSFET und auch nicht um max. Wirkungsgrad.

    Wer ist eigentlich dieser unregistrierte WERTO?

    WERTO hatte hier rumgespammt und ist deshalb schon wieder gesperrt. Siehe Kick WERTO

  • Soll ich nun zum "IRL3705N" oder zum "IRL1004" greifen? Von den Spannungs- und Stromwerten ist es mir egal, da passen beide.
    So wie ich verstanden habe muss der Gatewiderstand 1K Ohm betragen.


    Bezieht sich dieses Bild von Wikipedia
    [Blockierte Grafik: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/2/2f/FET-Ani.gif
    auf die Elektronen-, oder die Stromrichtung?


    Wenn es die Elektronenrichtung ist muss GND an Source, wenn es die Stromrichtung ist, muss GND an Drain.