Widerstände bei 2-Pin-Lüftersteuerung mit MOSFET

Guten Tag allerseits,

ich möchte mit einem Arduino Nano einen 2-Pin-Lüfter steuern, er wird also über das Regulieren der Spannung zwischen 0 und 12V gesteuert (und nicht via PWM). Ich folge im großen und ganzen dieser Anleitung, meine Schaltung sieht derzeit aus wie im angehängten Bild (die Buchse repräsentiert eine 12V-Quelle, den Input zur Steuerung habe ich erstmal weggelassen, ebenso wie die Spannungsversorgung des Nano - für’s erste reicht es mir, ihn per USB zu speisen und zu steuern.) Im Code erhöhe ich via TimerOne die PWM-Frequenz für Pin 9 auf 25kHz, um möglichst kein „Pfeifen“ im Motor zu verursachen. Der Lüfter hat laut Herstellerangaben eine Leistungsaufnahme von 8.6W.

Ich habe noch zwei konkrete Fragen, die ich mir leider nicht selbst beantworten konnte, bevor ich einen ersten Testbetrieb starten möchte:

  1. Transistor: Als Transistor würde ich einen IRLZ34N verwenden - ist der geeignet?
  2. Widerstände: Der Transistor würde sehr hochfrequent geschaltet werden. Zu dem Thema habe ich an verschiedensten Stellen Informationen gelesen, dass dann möglicherweise ein niedriger (< 100 Ohm) Widerstand zwischen Arduino-Pin und Gate notwendig/gut wäre. Ebenso ein höherer Widerstand (10kOhm?) zwischen Gate und Source. Allerdings habe ich nicht 100%ig verstanden, ob ich diese benötige bzw. welche Trade-Offs ggf. bestehen, wenn ich sie einbaue oder weglasse.

Kann mir jemand mit diesen Fragen weiterhelfen? Das wäre super, vielen Dank schon einmal für’s Lesen!

einsofa:
er wird also über das Regulieren der Spannung zwischen 0 und 12V gesteuert (und nicht via PWM).
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Im Code erhöhe ich via TimerOne die PWM-Frequenz für Pin 9 auf 25kHz, um möglichst kein „Pfeifen“ im Motor zu verursachen. Der Lüfter hat laut Herstellerangaben eine Leistungsaufnahme von 8.6W.

Da ist ein Widerspruch in einer Aussage.

Dier Längswiderstand begrenzt den Umladestrom, der Widerstand nach GND stellt sicher, dass im Ruhezustand sicher gesperrt ist.

Gruß Tommy

LL_N_Mosfet_GND.jpg

LL_N_Mosfet_GND.jpg

Spannung zwischen 0 und 12V gesteuert (und nicht via PWM)

Im Code erhöhe ich via TimerOne die PWM-Frequenz für Pin 9 auf 25kHz,

Kein PWM sondern Gleichstrom aber PWM 25kHz. Also kein PWM sondern PWM.

Wie stellst Du dir das vor? Schwarze Magie oder Stein der Waisen?

  1. ja zum PWM schon.
  2. das ist nicht hochfrequent. Ich würde einen 220 Ohm Widerstand zwischen Arduino-Ausgang und Gate schalten. Den 10kOhm braucht es damit der MOSFET sperrt wenn die 12V anliegen aber der Arduino kein Signal ausgibt. Nützt mancmal, hat keine Gegenindikatinen also rein damit. Besser nicht zwischen Gate und Source sondern Arduino-Ausgang Sorce = Masse.

Ich weiß nicht wie der Motor auf PWM reagiert, da der Motor ein BL-Motor mit elektronische Ansteuerung ist und Du der Elektronik die Spannung nur gepulst zuführst. Normalerweise funktioniert das nicht so gut und darum hat man Lüfter mit PWM-Regeleingang.

Grüße Uwe

Danke für Euer Feedback, Tommy & Uwe.

Da ist ein Widerspruch in einer Aussage.

Kein PWM sondern Gleichstrom aber PWM 25kHz. Also kein PWM sondern PWM.

Wie stellst Du dir das vor? Schwarze Magie oder Stein der Waisen?

Was ich damit ausdrücken wollte: Der Lüfter hat keinen PWM-Steuereingang (wie andere, 4-Pin-Lüfter). Ich habe mich da aber wohl etwas ungeschickt ausgedrückt, werde darauf achten.

Ich habe nun verstanden, was der Zweck der Widerstände ist, und werde es mal mit den vorgeschlagenen Dimensionen (10k zwischen Pin9 und Masse; 220 Ohm zwischen Pin9 und Gate) versuchen. Vielen Dank!

Ich weiß nicht wie der Motor auf PWM reagiert, da der Motor ein BL-Motor mit elektronische Ansteuerung ist und Du der Elektronik die Spannung nur gepulst zuführst. Normalerweise funktioniert das nicht so gut und darum hat man Lüfter mit PWM-Regeleingang.

Ja, das ist mir klar - das hat ja auch zu meiner schlechten Formulierung geführt - ich nahm halt an, dass für einen vielleicht etwas trägen Verbraucher wie einen Lüftermotor so ein Pulssignal dann quasi wie eine Gleichspannung ankommt. Ich werde mal testen, wie sich das nun verhält. Gäbe es denn theoretisch die Möglichkeit, die Spannung am Lüfter zu "glätten", sodass sie eben einer Gleichspannung "näher kommt"?

Dier Längswiderstand begrenzt den Umladestrom

Hierzu noch eine Nachfrage? Möchte ich den Umladestrom begrenzen, weil er einfach unnötig fließt und somit Energie verbraucht? Oder weil er auch den Arduino belastet? Bzw. beides? (Das schließt sich ja nicht aus, würde ich annehmen...)

Um den Ausgang des Arduino zu entlasten.

Gru Tommy

Hierzu noch eine Nachfrage? Möchte ich den Umladestrom begrenzen, weil er einfach unnötig fließt und somit Energie verbraucht? Oder weil er auch den Arduino belastet? Bzw. beides? (Das schließt sich ja nicht aus, würde ich annehmen...)

Der Umladestrom sollte so groß wie möglich sein, da dieser die Umschaltzeit ( Von Ein zu Aus und umgekehrt) klein hält und somit die Umschaltverluste auch klein hält. Die Umschaltverluste klein zu halten ist bei höheren Schaltfrequenzen wichtig da die Verlustleistung proportional zu den Umschaltfrquenz ist.
Das andere Detail zu bedenken ist der Maximalstrom des Arduino-Ausgangs. Auch hier gilt Umschalten hie und da belastet den Arduino wenig. Zykliches 25kHz umschalten schon sehr viel mehr. Da sollte man schon unter 20mA bleiben. Es gibt auch spezielle AnsteuerICs für Mosfet, die bis zu 1A liefern können.

Glättung: Du kannst einen Kondensator paralell zum Lüfter schalten. Das erhöht dann aber den Spitzenstrom für das Netzteil und dan MOSFET. Versuchs mal mit 100µF bis 1000µF.
Versuchs, ich weiß nicht ob's besser wird.

Grüße Uwe

Glättung: Du kannst einen Kondensator paralell zum Lüfter schalten. Das erhöht dann aber den Spitzenstrom für das Netzteil und dan MOSFET. Versuchs mal mit 100µF bis 1000µF.

Mit 100µF läuft das alles tatsächlich recht rund, vielen Dank - auch für die Erläuterungen zum Umladestrom! :slight_smile: