Помогите с ШИМ-управлением светодиодов

[DrZugrik]

Добрый день, уважаемые
Помогите выбрать идеальный транзистор для ШИМ-управления мощными светодиодами. Наверное такая тема уже неоднократно поднималась, но к сожалению не смог найти решения для себя. Итак моя ситуация - имеется контроллер ардуино (пока что), к портам цифровых выходов (PWM и обычных) подключаются транзисторы (сейчас у меня стоят IRFZ44N, решение не идеальное, но они просто лежали дома без дела вот и использовал их), после транзисторов идут светодиоды группами от 1 до 12 штук, мощностью от 300 мА до 5 А каждая. Питание светодиодов осуществляется от другого источника питания с выходным напряжением 5 В.
Когда я прогонял тестовый сигнал - поочереди подавал логические единицы на выходы ардуино, все работало как надо. Дополнительного обвеса ввиде подтягивающих резисторов не использовал, т.к. напряжение и ток открытия соответствовали напряжению и току выходного порта ардуино (возможно это было ошибкой).
Потом я решил протестировать что будет если подавать логическую единицу батарейкой на вход транзистора. И тут началось шаманство. Иногда открывались до 3-х соседних транзисторов. Конечно это было неправильно, но я поначалу не придал этому значение, т.к. в тестовом варианте светодиоды загорались правильно.
А когда написал нормальную прошивку для ШИМ-управления то тут начался вообще кошмар. Снова загорались несколько соседних групп сетодиодов, ШИМ-отвратительная, происходит скачками и иногда произвоьно перескакивает с одного уровня на другой. Максимальная частота ШИМ у меня сейчас 500 Гц, на другом контроллере возможно будет выше, до 2-3 кГц.

Схему подключения для управления мощной нагрузкой взял отсюда http://www.hobbytronics.co.uk/arduino-tutorial9-power


Буду признателен, если ткнете меня носом в мои ошибки и подскажете принцип выбора подходящего транзистора. Я нашел только что емкость затвора должна быть минимальной.
И еще буду признателен за хороший онлайн каталог транзисторов, а то замучался выбирать наобум и вчитываться в таблицы datasheet-ов. Нашел вот такой http://paratran.com/1ExtendedSearch.php но не уверен что он правильно работает, пару раз выдавал не те результаты.

[vem566]

Дополнительного обвеса ввиде подтягивающих резисторов не использовал, т.к. напряжение и ток открытия соответствовали напряжению и току выходного порта ардуино

А процесс закрытия транзистора? Есть куда разряжать емкость затвора? Да и транзисторы нужно ставить с управлением логическим уровнем. У них в обозначении обычно присутствует буква L. В частности IRFZ44L есть. А 5 вольт обычному полевику не хватает для полного открытия, поэтому и всякая мутота получается. Открывается он как попало. А если еще цепей закрытия нет - получается полный бардак.

[blackx]

DrZugrik, я обычно тут подбираю полевики http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?c ... 4294841672

Так получилось, что IR фактически монополист по транзисторам в наших магазинах , потому другие даже не рассматриваю.

По схеме
1) в вашей схеме рекомендуется последовательно затвору ставить резистор на 33-100 Ом, он будет избавлять от лишних колебательных процессов в цепи и ограничивать ток заряда затвора
2) как уже сказали, для управления полевиком напряжением 5 В полевики должны быть с управлением логическим уровнем. По таблице на сайте IR смотрите чтобы RDS(on) Max 4.5V (mOhms) был поменьше.
3) цепь разряда в вашем случае не нужна, но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

[vem566]

но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

Могу добавить, что и не предсказуемое закрытие.

[DrZugrik]

Да и транзисторы нужно ставить с управлением логическим уровнем. У них в обозначении обычно присутствует буква L. В частности IRFZ44L есть. А 5 вольт обычному полевику не хватает для полного открытия, поэтому и всякая мутота получается. Открывается он как попало. А если еще цепей закрытия нет - получается полный бардак.

На счет IRFZ44L - спасибо, учту, просто взял то что дома валялось и более менее подходило по параметрам, теперь буду добиливать более вдумчиво. А по поводу 5 вольт, в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).

1) в вашей схеме рекомендуется последовательно затвору ставить резистор на 33-100 Ом, он будет избавлять от лишних колебательных процессов в цепи и ограничивать ток заряда затвора

я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть? Спасибо, попробую.

2) как уже сказали, для управления полевиком напряжением 5 В полевики должны быть с управлением логическим уровнем. По таблице на сайте IR смотрите чтобы RDS(on) Max 4.5V (mOhms) был поменьше.

Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

3) цепь разряда в вашем случае не нужна, но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

Насчет случайных открытий/закрытий уже заметил такой косяк, постараюсь исправить.

[blackx]

я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть? Спасибо, попробую.

Я не помню в какой аппноте вообще это читал, и что там точно говорилось. Логично предположить что да, чем выше Qg и частота импульсов тем меньше следует поставить резисторы.

Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

Вполне неплохо.

[vem566]

в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).

Именно так.

я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть?

Скорее наоборот. Через это сопротивление идет разряд емкости затвора при закрытии, а его нужно делать чем меньше - тем лучше. Значит, чем больше емкость, тем меньше сопротивление.

Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

Это не много. Просто имеется ввиду, что если есть выбор, то лучше те, которые имеют меньшее сопротивление открытого канала.

[DrZugrik]

в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).

Именно так.

Т.е. напряжение открытия транзистора достаточное, но подтягивающий резистор на всякий случай не помешает, я правильно понимаю?

[blackx]

Вам не нужен. Но если хотите - поставьте между затвором и землей резистор на 10-100 кОм. Это позволит схеме работать стабильно даже если мк по каким-то причинам не перевел ноги в режим работы на выход.

[DrZugrik]

Впаял резисторы между ногами контроллера и затвором, стало работать гораздо лучше, но местами я все таки переборщил с сопротивлением (56 Ом),- вместо того чтобы загораться сразу, светодиоды плавно разгораются. Там где поставил 47 Ом все работает как надо. Будет чем заняться пока не пришли остальные светодиоды...

[blackx]

местами я все таки переборщил с сопротивлением (56 Ом),- вместо того чтобы загораться сразу, светодиоды плавно разгораются

интересный эффект, ибо даже если бы вы по ошибке 56 кОм поставили бы, то не заметили бы никакого плавного разгорания. Думаю, тут в чем-то еще дело. Попробуйте пока без ШИМа просто 0 и 1 подавать - и проверьте таким образом сохранится ли такой длительный переходный процесс.

А еще внимательно проверьте свою программу, если вы генерируете ШИМ-сигнал "вручную", а не таймерами.

[DrZugrik]

Да в том то и дело что сейчас в прошивке нет никакого ШИМа, я даже убрал тест всех каналов по очереди по 1 секунде. Сразу подаю на каналы логическую единицу и наблюдаю вот такое.