LED Cube et MOSFETs

[Donut]

Bonjour à tous,

Je réalise en ce moment un LED cube RGB 5x5x5 et je rencontre quelques difficultés :

Le courant dans les LEDs et leur luminosité sont contrôlés par plusieurs drivers TLC5940, dont les sorties sont reliées aux cathodes des LEDs RGB.
Les anodes sont communes sur chacun des plans horizontaux et sont commandés par cinq MOS P (un par plan).
J'utilise des condensateurs de découplage de 100nF pour chacun des plans.
La fréquence de rafraîchissement est de 100Hz, soit 2ms entre chaque plan.

Le problème se situe au niveau du temps de fermeture des MOS (IRF9640) : il faut presque 10ms pour que la tension V_DS soit nulle ! Le résultat est que les plans se "superposent" car ils sont activés simultanément :



J'ai essayé plusieurs solutions:

• utiliser le driver TC1411N de chez microchip (http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/21390d.pdf), mais pas de changement.
• ajouter une résistance de 1K entre le drain et la masse de façon à "décharger" le MOS plus rapidement. Cela fonctionne, mais en plus de dissiper de la puissance inutilement, on voit quand même un léger fondu venant du plan précédent.
• utiliser un push-pull en totem-pole (sortie sur les drains des deux MOS). Plus de superposition, mais je trouve la solution très "bourrin", d'autant que les deux MOS peuvent être passants simultanément et court-circuiter l'alimentation...

Y'a-t-il une façon plus élégante de résoudre le problème (sans utiliser de MOS N) ?
Sinon, que faut-il ajouter au montage suivant pour éviter que les deux MOS puissent être passants en même temps ?


Pour effectuer des tests, j'utilise une alim de 12V donc V_DD = 12V, mais en supposant V_DD = 5V, le problème se pose-t-il encore (vu que V_GS est du même ordre) ?

Merci d'avance.


Suppression du schéma hébergé à l'extérieur, à poster sur le serveur du site Cram 64.
-----

[Donut]

Le schéma supprimé...

Pièce jointe 253712

[Donut]

Puisque personne n'a envie de valider la pièce jointe, voici le lien vers le schéma : lien supprimé

Donc en supposant qu'il n'y ai pas d'autres alternatives que d'utiliser un tel montage, que faut-il changer pour éviter de rendre les deux MOS passant simultanément et donc de créer un court-circuit ? J'ai lu que deux diodes pouvaient suffire...

Le problème se pose-t-il aussi pour V_DD = 5V ?

A noter que tu as placé l'image en pièce jointe elle n'avait pas à être validée Cram 64.

[DAUDET78]

que faut-il changer pour éviter de rendre les deux MOS passant simultanément

Supprimer le NMOS du bas ....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Donut]

Évidemment...
Mais dans ce cas le problème n'est pas résolu, puisqu'il s'agissait de "fermer" le PMOS plus rapidement (voir 1er message et oscillogramme de V_DM)

[DAUDET78]

(voir 1er message et oscillogramme de V)

Mais sans avoir le schéma complet qui donne cet oscillogramme .... comment veux tu qu'on te fasse une réponse ????

[Donut]

La grille du MOS P est reliée à la sortie d'un multiplexeur (74HCT138) alimenté en 5V.
La source est connectée à V_DD (5V).
Le drain est relié aux anodes des LEDs à commuter, et leurs cathodes sont reliées aux différentes broches du driver TLC5940 qui maintient le courant constant (20mA) et gère la luminosité (PWM).
Enfin, une capa de découplage de 100nF est reliée entre drain et masse.

Le signal en sortie du multiplexeur est un créneau de rapport cyclique 20% (puisqu'il y a 5 plans).
Il devrait en être de même pour la tension V_DM, or le MOS P reste passant plus longtemps que prévu.
Si on enlève la capacité de découplage, le problème disparaît, mais le driver ne fonctionne plus correctement (notamment en cas de variation brusque de luminosité).

[DAUDET78]

La grille du MOS P est reliée à la sortie d'un multiplexeur (74HCT138) alimenté en 5V.
La source est connectée à V_DD (5V).

Pas de baratin ... un schéma SVP !

[Donut]

Ce schéma est le même à ceci près que j'utilise un PIC18 et un multiplexeur pour la commande des MOSFETs :


Lien : http://XXXXX

Le connecteur JP1 est relié aux anodes des LEDs RGB et JP2, JP3 et JP4 aux cathodes.

[Zenertransil]

Bonsoir,

Si Daudet t'a demandé le schéma EXACT, ce n'est pas pour avoir un truc qui ressemble, surtout quand il y a une différence au niveau de la commande des MOSFETs, c'est à dire là où est sans doute le problème! C'est si compliqué que ça de prendre un logiciel de dessin ou un crayon, une feuille et de le scanner / prendre en photo? Tant qu'on aura des informations approximatives, tu ne pourras pas avoir de réponse précise...

[bobflux]

Si on enlève la capacité de découplage, le problème disparaît, mais le driver ne fonctionne plus correctement (notamment en cas de variation brusque de luminosité).

Normal, cette capa de "découplage" (qui n'en est pas une) est la source du problème.

Donc, une fois enlevée, c'est quoi le nouveau problème ?

[Donut]

Voilà le schéma COMPLET :

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1405819773

Les capas n'ont effectivement rien à faire là...
Sauf que sans elles, les drivers affichent n'importe quoi, et les LEDs clignotent aléatoirement.

J'ai essayé de remplacer l'alim de 5V par une batterie et miracle : plus de clignotement.
Donc j'ai rebranché le montage sur l'alim en essayant de placer des capa de découplage (entre Vcc et la masse), mais le problème persiste.

Par contre, même sur batterie, il y a toujours une superposition des plans.
J'ai mesuré la tension en sortie d'un des MOS et j'obtiens quelque chose d'assez bizarre (qui dépend sûrement de ce qui est affiché sur les autres plans) :

20140720_030909.jpg

Pourtant le signal de commande (en sortie du MUX) est un créneau tout ce qu'il y a de plus normal :

20140720_031047.jpg

[bobflux]

Dans ton signal en sortie de MOS il y a un signal normal (le créneau) superposé à un genre de décharge RC assez bizarre.

Le signal de commande mesuré en sortie de mux est propre, maintenant mesure le directement sur le MOS.

L'idéal serait d'avoir simultanément le Vgs et le Vds, si tu peux connecter la masse de l'oscillo à l'alim (la source du MOS) sans que ça fasse de court-circuit, essaie ça. Sinon mesure la tension d'alim et la tension sur la grille relativement à la masse.

Montre aussi une photo du montage ... et le schéma !

[DAUDET78]

Dans ton signal en sortie de MOS il y a un signal normal (le créneau) superposé à un genre de décharge RC assez bizarre.

Sans le schéma .... difficile de dire si c'est normal ou pas. Mais c'est possible car on est flottant en sortie du drain.
Moi je pense à un problème de blanking .
Comme c'est un 74HC138 qui pilote, il faut inhiber ses sorties pendant le changement de digit . Donc:
- envoyer sur /CS du 138 un "1"
- Attendre un peu ( essayer avec 500µS)
- Modifier l'adresse du 138
- envoyer sur /CS du 138 un "0"

Si ça marche, réduire la tempo

[Donut]

J'ai envoyé le schéma, mais la pièce jointe n'a pas été validée...

Donc rebelote, en PNG :

led_cube.jpg
#### lien supprimé

Je gère déjà le blanking dans le programme, mais je vais ressayer en ajoutant une tempo.


J'ai mesuré V_GS pour chacun des MOS :

20140720_120930.jpg
#### lien supprimé

Par contre pour V_DS, c'est assez folklorique, et cela dépend bien de l'animation en cours sur le cube...

20140720_120943.jpg
#### lien supprimé
20140720_121425.jpg
#### lien supprimé

Enfin voilà une photo du montage (pas très claire vu le nombre de fils, mais bon...) :

20140720_122221.jpg
#### lien supprimé

[DAUDET78]

C2 à C6 ... à virer d'urgence !
Je ne vois AUCUN condensateur de découplage sur le Vdd .......

[Donut]

C'était le schéma original qui posait problème...

Voilà où en est le montage maintenant :

led_cube2.jpg
#### lien supprimé

Il y avait déja une tempo de 20µs au moment de changer l'adresse du MUX. J'ai augmenté sa valeur, mais aucune amélioration.

En ajoutant une résistance de 10K entre drain et masse, voilà la tension V_DS que j'obtiens :

20140720_130632.jpg
#### lien supprimé


Le problème est "masqué", mais pas vraiment résolu...

[DAUDET78]

En ajoutant une résistance de 10K entre drain et masse, voilà la tension V_DS que j'obtiens :

Normal ... tu étais flottant et maintenant tu tires avec une pulldown . Aucun intérêt !
Ca change la visualisation ?

[JPL]

J'ai envoyé le schéma, mais la pièce jointe n'a pas été validée...

C'est juillet et tous les modérateurs ne sont pas forcément disponibles : il y a une vie en dehors du forum.

[invite03481543]

Bonjour,

au moins le signal en Vds est correct, sauf que l'on voit un déclenchement intempestif 6.25ms après que VDS soit à 0.
Je ne vois aucun découplage sur le PIC ni sur le 74HCT, comment veux-tu que ça fonctionne?

[invite03481543]

Et puis une commande des leds avec des PMOS au VCC je serai curieux de voir le câblage des leds...
Ton schéma de plus est quasiment illisible, c'est d'un commode.

[Donut]

Normal ... tu étais flottant et maintenant tu tires avec une pulldown . Aucun intérêt !
Ca change la visualisation ?

Oui, la superposition des plans n'est presque plus visible.
Mais il y a tout de même un pic de tension (c.f. oscillogramme de V_DS) que je n'explique pas. La pull-down est censé supprimer ce pic lorsque le potentiel est flottant. A croire que le MOS devient passant un court instant. Or la tension V_GS est bien celle que j'ai mesuré plus haut, et il n'y a pas de pic qui coïncide avec V_DS...

Sinon on en revient à l'usage du MOS N, qui permet de tirer le drain à l'état bas quand le MOS P est fermé...

[JPL]

Après avoir affiché le schéma clique dessus et tu devrais avoir un curseur en forme de loupe pour zoomer.

[invite03481543]

Oui mais même, je suis sur mon portable et les références sont quasiment illisibles.

[invite03481543]

Mais il y a tout de même un pic de tension (c.f. oscillogramme de V_DS) que je n'explique pas. La pull-down est censé supprimer ce pic lorsque le potentiel est flottant. A croire que le MOS devient passant un court instant. Or la tension V_GS est bien celle que j'ai mesuré plus haut, et il n'y a pas de pic qui coïncide avec V_DS...

Sinon on en revient à l'usage du MOS N, qui permet de tirer le drain à l'état bas quand le MOS P est fermé...

Je ne vois pas de quel pull-down tu parles, il n'y a que des pull-up
Si le MOS conduit c'est que le 74HCT conduit et envoie un 0 très brièvement, le problème est au niveau de ton soft.

[Donut]

Et puis une commande des leds avec des PMOS au VCC je serai curieux de voir le câblage des leds...
Ton schéma de plus est quasiment illisible, c'est d'un commode.

Vous m'excuserez si ce schéma fait en vitesse fait un peu trop "sac de noeuds", mais j'ai justement choisi de ne pas faire apparaître les 125 LEDs par souci de clarté.
Malheureusement comme la charte du forum veut que toutes les pièces jointes soient hébergées sur le serveur, je ne peux pas modifier la compression du fichier...
Comme dit plus haut, les anodes sont communes par plans horizontaux, donc 5 groupes de 25.
Les cathodes sont reliées aux drivers qui gèrent les couleurs séparément. 2 drivers pour le rouge, 2 drivers pour le vert et 2 drivers pour le bleu.

[Donut]

Je ne vois pas de quel pull-down tu parles, il n'y a que des pull-up

Pull-down que j'ai rajouté il y a 10 minutes entre le drain et la masse et qui n'est donc pas sur le schéma...

Si le MOS conduit c'est que le 74HCT conduit et envoie un 0 très brièvement, le problème est au niveau de ton soft.

Au vu des oscillogrammes de V_GS, le MOS ne devrait pas conduire, à moins qu'une très brève impulsion n'ai pas été capturée par l'oscilloscope...

[invite03481543]

Si ta capture d'écran en #17 est la bien la tension Vgs, c'est normal que ton MOS voit l'impulsion et que VDS commute, le Vgs(th) est très faible sur ces MOS, là tu as 2V c'es donc suffisant.
Cette impulsion ne peut provenir que de la commande donc du 74HCT, donc du soft qui le pilote.
Comme tu es en multiplexage c'est un problème d'interruption mal géré.

[invite03481543]

Fais une copie d'écran du scope avec Vgs et Vds du même MOS, puis Vgs du 1er et du 5eme MOS sur la même capture.

[invite03481543]

Ton impulsion parasite intervenant curieusement avec le même temps que ton impulsion principale... (si tu regardes entre le moment de l'impulsion parasite et le moment du début du pulse de 2ms, donc probablement lié à une commande d'un autre MOS).