LED Strip 3 MOSFETS "paralell" einschalten

[Donaufisch]

Hallo,
ich möchte einen RGB-Led Streifen mit N-MOSFETS an jeder Farbe steuern. Die LEDs werden mit 12V , der Arduino nano mit 5v versorgt.
Im Bild representiert die RGB LED den LED Streifen, da ich keinen Streifen als Bauteil gefunden hatte.

Ich kann jede Farbe einzeln steuern, kann die Farben dimmen und schnell wechseln, sodaß das Licht nahezu weiß erscheint.
Ich kann jedoch NICHT 2 oder 3 Farben gleichzeitig aktivieren.
Scheibar beeinflussen sich die MOSFETS gegenseitig und der schwächste verliert/gewinnt und leuchtet. In meinem Fall immer Rot.

Source Widerstand müsste lauf SMD Widerständen aud der LEdleiste 820Ohm sein. Gate Widerstand hatte ich eingesetzt, dann aber doch wieder ausgebaut.
Zusätzliche Source Widerstände von 1k bis 10k dimmen die LEDs zu stark.
Ab 10k Source Widerständen, beginnen die Farben leicht gleichzig zu leuchten, sind dann jedoch zu stark gedimmt.

Ich bin Arduino Anfänger.
Kann mir jemand den "Stromfluß" erklären, wenn von D6,D7,D8 2 oder 3 gleichzeig auf HIGH geschaltet sind? Was muß ich ändern, um alle 3 gleichzeitg einschalten zu können. Helfen vielleicht Dioden? Nur wo?

#define REDPIN 5
#define GREENPIN 6
#define BLUEPIN 3

void setup() {
  pinMode(REDPIN, OUTPUT);
  pinMode(GREENPIN, OUTPUT);
  pinMode(BLUEPIN, OUTPUT);

  digitalWrite(REDPIN, HIGH);   //bzw analogWrite(REDPIN,255);
  digitalWrite(BLUEPIN, HIGH);
  digitalWrite(GREENPIN, HIGH);
}

void loop() {
}

[HotSystems]

Die Pindefinition im Sketch stimmt nicht mit der Schaltung überein.
Und einen Gatewiderstand brauchst du zwingend.

Und verrate uns, welchen Mosfet du einsetzt.
Für mich sieht es aus, als ob der falsch angeschlossen ist.

[fony]

Was ist das für Streifen?

[Donaufisch]

3x MOSFET: F12N10L

Sorry, die Pins stimmen natürlich. Habe die Zeichnung nur exemlarisch angefertigt und nicht auf die Pins geachtet. Anbei eine korrigierte Version.

Ich verwenede die PINS 3,5 und 6. So wie im Sketch angegeben.
Mein Sketch ist länger und mit Poti und Taster ausgestatet. Ich habe den Sketch für meine Frage auf des Wesentliche reduziert, da das Porblem auch mit dem enfachsten Sktech auftritt.

[Donaufisch]

Warum brauche ich einen Gatewiderstand zwingen? Es geht auch problemlos ohne.
Ich habe viel über Gatewiderstände gelesen und herausgefunden, das einige ihn empfehlen und andere meinen er wäre nicht nötig, also keine eindeutige Erklärung..
Ich habedie Schaltung auch mit je einem 1k Gatewiderstand betrieben. Das ändert nicht an dem ursächlichen Problem.
Werde die Gatewiderstände jetzt wieder einbauen.

neuer Plan mit 3x1k Gatewiderständen

[fony]

Dann haben die zum Teil unsinn geschrieben, nur kleine MOSFETdarf man ohne Vorwiderstandschalten == Gatekapazität sonstnlebt dein Ardu nicht lange, 10k Widerstand Gate GND wird auch empfohlen

[fony]

GATE DREIN SOURCE also falsch gezeichnet
Gate ist Pin1links

[Donaufisch]

[StefanL38]

@Donaufisch

F12N10L

Habe das Bild aus dem Datenblatt herausgezogen und auf "Normalposition gedreht

Ansonsten:
Um mit Elektronik zu basteln muss man schon ein bisschen Grundwissen haben.
MOS-FET ohne Vorwiderstand schalten. Das Gate wirkt wie ein Kondensator wenn man da Spannung drauf gibt fließt ohne Widerstand in der ersten Mikrosekunde ein extrem hoher Strom der dir den IO-pin durchbrennen lassen kann. Deshalb Strombegrenzungswiderstand am Gate.

10 kiloohm vom Gate gegen GND sorgt für eindeutige Schaltzustände
Der Eingangswiderstand eines MOS-FETS ist so extrem hoch das selbst ein 10cm Stück Kabel zur Antenne wird die den MOS-FET durch einfangen von überall vorhandender Funkstrahlung durchschalten kann obwohl man das nicht will. Der 10kOhm-Widerstand leitet diese eingefangene Spannung ab. ==> MOS-FET schaltet wirklich nur dann wenn der IO-pin Spannung draufgibt.

MOS-FET sind empfindlich gegen elektrostatische Entladung.
Einmal mit Kunststoffsohlen über den Teppich geschlurft ein Beinchen des MOS-FET mit den Fingern angefasst und ZACK MOS-FET durch elektrostatische Entladung kaputt.

Gate-threshold Spannung 1V bis 2V passt.

Eine vernünftige Anschaltung eines MOS-FETs sieht so aus

Wenn dein LED-Strip direkt 12V verträgt ist der Widerstand R3 auf dem LED-Strip eingebaut
dann kann man den LED-Strip direkt an Drain anschliessen.

Dieses Schaltschema wendet man für alle drei Kanäle R, G, B an

Ergänzung

@Rentner

Hallo,
kann man machen , Nachteil es ist ein Spannungsteiler für das Gate. Bei 1K/10K ist das jetzt nicht viel, bei 3V am Pin halt 0,3V. Man kann den 10K Widerstand nach GND auch direkt an den Ausgangs-Pin machen und den 1K dann zum Gate. Dann ist das kein Spannungs-Teiler. Also den R2 nach links versetzen.

Dann sieht die Schaltung so aus:

vgs

[Donaufisch]

Der LED Streifen ist ein "Noname". Ich glaube vom IKEA, 5Meter mit Netzteil und Fernbedienung im Set.
Ich habe ein Stück abgeschnitten zum Spielen und möchte letzendlich die 5 Meter selbst mit einem Arduino über Funk (nrf24l01) steuern.
Funk, Taster, Poti usw. funktioniert alles tadellos. Lediglich die einfachste Option, eben alle 3 LED Fraben gleichzeitig zu aktivieren, klappt nicht.
Da ich anfangs nur Farbspeile, Wechsel und Fading getestet hatte, ist mir gar nicht aufgefallen, dass ich immer nur eine Frage ansteuern kann.

anbei die Daten des LED Sets

[StefanL38]

Poste ein Bild von deinem abgeschnittenen Stück auf dem beide Enden zu sehen sind
Das sollte man nur an ganz bestimmten Stellen abschneiden

[Donaufisch]

Hallo Stefan.
Ich ahbe vorab mit MOSFETs einiges experimentiert und gelesen.
Meine Entscheidung keinen gate Widerstand zu nehmen, habe ich aufgrund folgendes Beitrags getroffen.

Der MOSFET als Schalter • Wolles Elektronikkiste

Deine Ausführung ist super und ist für mich aussagekräftiger, danke! Ich werde also wieder 1k Gate Vorwiderstände drauf.
Der LEd Streifen hat seine eigenen Widerstände, funktioniert und sollte daher keinen zusätzlichen Drain Widerstand brauchen.
Ich habe jedoch R2 vergessen. Werde gleich mal testen ob es vielleicht daran liegt.

[Donaufisch]

Anbei die Enden meines abgeschnittenen LED Stücks. Das Stück ist rund 50cm lang. und natürlich durchgängig. Ich habe nur die Enden fotografiert!

[Donaufisch]

@StefanL38

VIELEN DANK! es kunftioniert.
Offensichtlich waren es die R2 Widerstände, die das Gate auf Ground ziehen.

Die LEDS strahen wunderbar wieß!

Ich werde künftig also Gate Widerstände einsetzen und auf R2 hoffentlich auch nicht mehr vergessen.

Vielen Dank für die Hilfe!

[Donaufisch]

Kannst du mir vielleicht noch kurz erklären, warum es jetzt funktioniert bzw ohne den R2 Widerständen nicht klappte?
Soweit ich es verstanden hatte, zieht R2 das Gate auf Ground, wenn GPIO auf LOW geht.
Wenn jedoch alle 3 PINs auf HIGH sind, welche Funktion hat dann R2? Offensichtlich muss R2 eine entscheidende Funktion haben, sonst würde es jetzt nicht funktionieren!

[StefanL38]

@Donaufisch

Kannst du mir vielleicht noch kurz erklären, warum es jetzt funktioniert bzw ohne den R2 Widerständen nicht klappte?
Soweit ich es verstanden hatte, zieht R2 das Gate auf Ground, wenn GPIO auf LOW geht.
Wenn jedoch alle 3 PINs auf HIGH sind, welche Funktion hat dann R2? Offensichtlich muss R2 eine entscheidende Funktion haben, sonst würde es jetzt nicht funktionieren!

Dazu müsstest du noch mal genau beschreiben wie du welche Bauteile beim nicht funktionieren angeschlossen hast und was das Verhalten der LEDs war.

Dann kann ich es vielleicht erklären.

Wenn der IO-Pin HIGH geschaltet ist, dann bilden R1 und R2 einen Spannungsteiler.
Durch den Spannungsteiler wird die Spannung die am Gate anliegt etwas kleiner.
Damit die Spannung nur ein bisschen kleiner wird muss der Widerstand R2 deutlich größer sein als R1

Spannung am Gate
5 / (1 + 10) * 10 = 4.5V

Spannungsabfall an R2:
5V / (1k + 10 k) * 10k = 4,5V

[Rentner]

@StefanL38

Eine vernünftige Anschaltung eines MOS-FETs sieht so aus

Hallo,
kann man machen , Nachteil es ist ein Spannungsteiler für das Gate. Bei 1K/10K ist das jetzt nicht viel, bei 3V am Pin halt 0,3V. Man kann den 10K Widerstand nach GND auch direkt an den Ausgangs-Pin machen und den 1K dann zum Gate. Dann ist das kein Spannungs-Teiler. Also den R2 nach links versetzen.
Heinz

[Doc_Arduino]

Hallo,

von #9 ausgehend.

Man sollte R1 kleiner machen. 1k ist zu groß. Um die 250 Ohm sind ausreichend. Damit wird der Kurzschlussstrom unter Einhaltung des Logikpegels bei AVRs sichergestellt. Um den Spannungsteilereffekt zu verhindern setzt man R2 vor R1.

"Wolle" hat das im Grunde auch gut erklärt. Das Thema Gate Widerstand ist unendlich und Frequenzabhängig.

[uwefed]

Was alle bis jetzt noch nicht bemängelt haben ist:
5V an Vin ist zu wenig.
Wenn Du den Nano mit 5V versorgen willst dann nimm bitte den 5V pin zur Stromversorgung. Achtung Dann aber nicht gleichzeitig USB anschließen da sich dann die beiden 5V beißen.

Grüße Uwe

[Plumps]

@StefanL38

Durch den Spannungsteiler wird die Spannung die am Gate anliegt etwas kleiner.

Den Spannungsteiler kann man leicht umgehen. Den Gate Widerstand nicht links zwischen Arduino Pin und PullDown, wie in deinem Schaltbild, sondern rechts zwischen PullDown und Gate. Somit hat das Gate immer das Potenzial vom Arduino Pin. Für den gesamten PullDown ergibt sich dann natürlich R1+R2 11k. Was aber nicht störend ist.

@uwefed

Achtung Dann aber nicht gleichzeitig USB anschließen da sich dann die beiden 5V beißen.

Beim Nano ist doch da eine Diode als Schutz vorhanden.