Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wahl des Transistors für PWM-LED-Dimmer


von Christian D. (tastenkrueppel)


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Guten Tag :-)

vorab: ich bin Neuling auf dem Gebiet der Elektrotechnik, daher bitte 
ich schon mal um Entschuldigung, wenn ich mich (insb. hinsichtlich der 
Wortwahl) hier und da unklar ausdrücke.

Für ein Projekt bin ich derzeit auf der Suche nach geeigneten 
Transistoren bzw. MOSFETs. Ich habe bereits eine Vorauswahl getroffen, 
bin mir aber nicht sicher, ob ich überhaupt geeignete Auswahlkriterien 
herangezogen habe.

Bei dem Projekt handelt es sich um eine Schaltung, mit der LED-Strips 
per PWM-Signal aus einem Arduino gedimmt werden. Die PWM-Pins liefern 
ein 5-Volt-Signal mit einer Frequenz von 244 oder 488 Hz, je nach Pin 
bei 8 bit Auflösung, also 256 Stufen. Die Pins sind dabei mit bis zu 40 
mA belastbar.

Das Ganze soll eine universelle Schaltung werden, mit der LED-Strips 
(oder High-Power-LEDs) zur Beleuchtung von Aquarien gesteuert werden. 
Das kann sowohl das kleine 20-Liter-Schreibtisch-Becken sein als auch 
das lebende Heimkino ab 500 Liter aufwärts. Dementsprechend können 
durchaus auch hohe Leistungen gefordert sein. Da einige 
High-Power-LED-Strips bei einer Spannung von 24 V betrieben werden, 
möchte ich diese Spannung als ungefähres Maximum für Überlegungen 
heranziehen. Die maximale Leistung lege ich einfach mal (ziemlich 
willkürlich) bei 120 Watt fest, das entspräche 5 A bei 24 Volt.

Dann wäre ich bei folgenden Kriterien:

- Spannung U(DS): min. 24V
- Strom I(DS): min. 5 A
- Leistung: min. 120 W
- Logic Level-MOSFET
- Schnelle Schaltzeiten (bei der gegebenen PWM-Frequenz wohl
  weniger problematisch)
- niedriger RDS(on)-Widerstand
- Bauform TO220 (oder eine andere für den Bau von Prototypen auf nem
  Steckbrett)

Meine Recherche hat mich nun beispielsweise auf diese Typen gebracht:

Infineon IPP80N06S2L-07
U(DS)           55 V
U(GS thr.)     1,6 V
U(GS)           20 V
I(DS max)       80 A
P(D)           210 W
R(DS on)         7 mΩ
td(on delay)    27 ns
td(rise)        52 ns
td(off delay)   52 ns
td(fall)  79 ns

oder

International Rectifier AUIRF3205
U(DS)          55 V
U(GS thr.)      2 V
U(GS)          20 V
I(DS max)      75 A
P(D)          200 W
R(DS on)
td(on delay)    14 ns
td(rise)       101 ns
td(off delay)   50 ns
td(fall)        65 ns

Was haltet ihr von der Auswahl? Was sollte ich noch beachten?

Liebe Grüße erstmal

Christian

von Konrad S. (maybee)


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Christian Diehl schrieb:
> Dann wäre ich bei folgenden Kriterien:
...
> - Logic Level-MOSFET
...
> International Rectifier AUIRF3205

???

von Falk B. (falk)


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@ Christian Diehl (tastenkrueppel)

>per PWM-Signal aus einem Arduino gedimmt werden. Die PWM-Pins liefern
>ein 5-Volt-Signal mit einer Frequenz von 244 oder 488 Hz, je nach Pin

Nimm einen normalen Logic Level MOSFET, IRLZ34N ist hier oft zitiert 
worden.

>- Spannung U(DS): min. 24V
>- Strom I(DS): min. 5 A
>- Leistung: min. 120 W

Naja, 120W fallen NICHT am MOSFET ab, sondern an der Last, deinen 
LED-Strängen.

>- Logic Level-MOSFET
>- Schnelle Schaltzeiten (bei der gegebenen PWM-Frequenz wohl
>  weniger problematisch)

Du willst eher moderate Schaltzeiten haben, so im Bereich 1-10us, damit 
du nicht ein EMV-Monster baust

>Meine Recherche hat mich nun beispielsweise auf diese Typen gebracht:

Nö, das sind alles Exoten.

Schau mal eher hier.

MOSFET-Übersicht.

IRLZ34N tut es. Du brauchst keine einstelligen mOhm RDSON.

von Wolfgang A. (Gast)


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Christian Diehl schrieb:
> Die PWM-Pins liefern ein 5-Volt-Signal mit einer Frequenz von 244
> oder 488 Hz, je nach Pin bei 8 bit Auflösung, also 256 Stufen.

Mit 8 bit Auflösung hast du im unteren Helligkeitsbereich noch recht 
kräftige Helligkeits- bzw., bei RGB-LEDs, Farbsprünge, da das Auge 
Helligkeitsquotienten bewertet.

von Christian D. (tastenkrueppel)


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Guten Abend :-)

und erstmal vielen Dank für euer Feedback.

Konrad S. schrieb:
>> International Rectifier AUIRF3205
> ???

Stimmt, ein Logic-Level-MOSFET ist das nicht. Ich
hatte den aber trotzdem in meine Liste mit
aufgenommen, weil bei dem die Schwellspannung
am Gate (wenn ich das noch richtig im Kopf habe)
zwischen 2 und 4 Volt liegt und ich den mit 5 Volt
eigentlich noch recht bequem durchgeschaltet
kriegen müsste. Oder irre ich mich da?

Falk Brunner schrieb:
> IRLZ34N ist hier oft zitiert worden.

Stimmt auch, über den oder den 44er bin ich schon
häufiger (nicht nur hier) gestolpert. Was passiert
aber, wenn tatsächlich mal ein 100-Watt-LED-Strang
dahinter hängt?

Falk Brunner schrieb:
> EMV-Monster

Öhm? Was auch immer das ist :-D Aber besten
Dank für den Wink, darüber werd ich mich auch
mal schlau machen.

Falk Brunner schrieb:
> MOSFET-Übersicht

Vielen Dank, die kannte ich noch nicht (Asche
auf mein Haupt).

Wolfgang A. schrieb:
> recht kräftige Helligkeits- bzw., bei RGB-LEDs, Farbsprünge

Besten Dank für den Hinweis :-) Eine softwareseitige
"Gamma-Korrektur" oder sowas hatte ich aber schon
im Hinterkopf, auch wenn es für Sonnenauf- und
untergangs-Simulationen im Aquarium eher zweit-
rangig ist, einen wirklich 100% linearen Helligkeits-
verlauf hinzubekommen. Da bereiten mir die unter-
schiedlichen Helligkeiten der Farben in RGB-LED-
Strips schon mehr "Sorgen". Ich weiß auch nicht,
ob ich an den PWM-Eigenschaften noch was
ändern kann, das wird sich noch zeigen.

Liebe Grüße

Christian

von Christian D. (tastenkrueppel)


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Christian Diehl schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> EMV-Monster
>
> ...darüber werd ich mich auch mal schlau machen.

Oooookeeeee, erste Recherchen machen mir
"Angst". Ich hätte nicht gedacht, dass ich
Gefahr laufen könnte, Funkverkehr zu
beeinflussen. Lässt sich die Störfrequenz
(zumindest ungefähr) aus den Schaltzeiten
ableiten?

Liebe Grüße

Christian

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