Das kommt mir bekannt vor. Den selben Versuch hatte ich vor Jahren auch schon gemacht - mit dem reproduzierbar selben Ergebnis.
Das Problem kommt m.E. einerseits daher, dass der FET bei "kalter" Glühwendel Takt für Takt gegen einen seeehr kleinen Widerstand arbeitet, d.h. den extrem hohen Einschaltstrom abkriegt. Ich würde daher das Prinzip des Tiefsetzstellers (vulgo: Schaltregler) anwenden, also eine den Stromanstieg begrenzende Induktivität und die zugehörige Freilaufdiode dazufügen.
Belegen kann ich das nicht, weil ich damals
- weder Induktivität noch weitere FETs zur Hand
- die Schaltung nicht wirklich nötig
- zu wenig Ahnung von der Materie und zuletzt auch
- "die Schnauze voll"
hatte.
Zum zweiten kann der Controller gar nicht den hohen Gatestrom liefern, der für einen schnellen Schaltvorgang nötig wäre. Das multipliziert sich mit den hohen Lastströmen und ist vermutlich sogar der gravierendere Effekt bei der Verlustleistung. Und: er ist über den gesamten Aussteuerbereich der PWM (außer 0% und 100%) wirksam sowie unabhängig von der genannten Schaltreglererweiterung.
Als erste Maßnahme kannst du die Schaltverluste softwareseitig reduzieren, indem du die PWM-Frequenz drastisch reduzierst, z.B. auf etwa 20 Hz. Das kann für eine Halogenlampe ein erster Kompromiss sein.
Das zweite wäre m.E. die Ergänzung um einen Gatetreiber, damit das Gate schnell umlädt und so der FET die minimalen Schaltverluste abkriegt.
Das dritte ist, dass der eingesetzte FET nicht gerade durch geringen Rds-on glänzt (1,2 Ohm bei 10V Gatespannung). Das macht im Idealfall von Voll-Dauer-EIN schon etwa 10W Verlustleistung. Da gibt es wahrlich besseres im ein-oder zweistelligen Milliohm-Bereich.
Und viertens: der verwendete FET ist mit 2..4 V Gate-Schwellspannung kein ausgesprochener Logiklevel-Typ. Der wird am Controller-Port auch stationär nie richtig gut durchgesteuert. sein.
Und fünftens eben die schon angesprochene Erweiterung zur Schaltreglergrundschaltung.
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