Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CD4094 falsch verschaltet?


von Jens (Gast)


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Hallo Leute,

ich habe mir eine kleine LED-Schaltung gebaut, Betriebsspannung 5V, in 
der ein paar blaue Standard-LEDs mit einem 220R-Vorwiderstand über einen 
CD4094 gegen +5V geschaltet werden (der bekommt vom uC invertierte 
Signale an die Ausgänge). Die LED-5V-Versorgungsspannung können über 
einen Schalter abgeschaltet werden.

Allerdings ist mir nun bei längerem Betrieb schon zwei Mal eine LED 
durchgebrannt, d.h. sie ist einfach defekt, sie leuchtet nicht mehr, da 
hat nix angefangen zu brennen, keine Sorge ;-). Bemerkt habe ich das 
immer erst nach einer längeren Ausschalt-Periode.

Also frage ich mich, ob da tendenziell etwas falsch läuft. Im Anhang ist 
ein grobe Schaltplan.

Habt ihr eine Idee? Ich bin hinreichend ratlos.

Beste Grüße
Jens

von Jens G. (jensig)


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Eigentlich sollte da (noch) nix durchbrennen, wenn man den 
Innenwiderstand des CMOS mit einrechnet. Es sei denn, die LEDs wollen 
keine um die 20mA sehen.
Was sind denn das für LED's? Datenblatt?

von Ben _. (burning_silicon)


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low current LED mit 20mA gefahren?

von Jens (Gast)


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Hallo, danke für die Antworten, aber es sind absolute Standard-LEDs:

http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=61102;PROVID=2402

Gruß
Jens

von Jens G. (jensig)


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ist das wirklich nur ein 4094? Oder vielleicht doch eher ein 74hc4094 ?
Und der R hat wirklich 220Ohm, und nicht 22Ohm? Ein Aufdruck 220 könnte 
theoretisch auch 22*10^0 bedeuten. Also mal nachmessen.

von Jens (Gast)


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Nein, das ist alles OK so. Das sind wirklich 220Ohm, und das ist auch 
ein CD4094 den ich schon in dutzenden anderen projekten verwendet habe.

Also sollte eigentlich alles funktionieren? Ich werde mir die Schaltung 
noch mal ansehen, vielleicht liegt der Fehler irgendwo anders. Es könnte 
ja auch der CD4094 kaputt sein.

Gruß
Jens

von John (Gast)


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Jens schrieb:
> Bemerkt habe ich das immer erst nach einer längeren
> Ausschalt-Periode.

Schaltet der Schalter wirklich von +5V auf 'offen', oder vielleicht nach 
Masse?

Deine LEDs haben eine Reverse-Spannung von 5V und einen maximal 
zulässigen Reverse-Strom von 10µA. Wenn dieser überschritten kann das 
die LEDs zerstören.

Du könntest eventuell die LEDs direkt an 5V legen und den Schalter an 
Output Enable anschließen (Pullup-Widerstand - Schalter nach Masse) und 
die LED damit schalten.

Gruß
John

von Jens G. (jensig)


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>Also sollte eigentlich alles funktionieren? Ich werde mir die Schaltung
>noch mal ansehen, vielleicht liegt der Fehler irgendwo anders. Es könnte

Ja - zumindest mal angewöhnen, Abblock-C's direkt am IC in die 
Betriebsspannung einbauen. Das sollte zwar der LED nicht weiter stören, 
aber es gehört einfach dazu.

>ja auch der CD4094 kaputt sein.

Und wenn er kaputt ist, dann geht davon trotzdem keine 30mA-LED kaputt.

von Manfred G. (magroma)


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Hallo,
ich denke auch das der CD4094 gestorben ist, denn laut Datenblatt 
verträgt er nur 8 mA. Mit einem anderen Treiber IC (kein Standard Cmos) 
müsste es auch auf Dauer laufen.

von Michael_ (Gast)


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Was nimmst du für ein Netzteil? Ist es ein ungeregeltes Trafonetzteil 
dann läuft die Spannung geschätzt auf 10V hoch. Wenn du nun diese 
Spannung an deine Schaltung legst, dann ....
Ansonsten kann die LED nicht defekt gehen. Wenn man den IC wegläßt, 
fließen bei 220 Ohm max. 8 mA. Also mit IC etwa 4 mA.
Also nimm ein 5V geregeltes NT!

von Jens (Gast)


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Hallo,

danke für eure Hilfe, ich antworte mal der Reihe nach.

John schrieb:
> Schaltet der Schalter wirklich von +5V auf 'offen', oder vielleicht nach
> Masse?

Nein, das ist so aufgebaut wie eingezeichnet. Das mit dem OE ist aber ne 
gute Idee.

Jens G. schrieb:
> zumindest mal angewöhnen, Abblock-C's direkt am IC in die
> Betriebsspannung einbauen.

Das oben ist ein Minimal-Schaltplan., natürlich habe ich 
100n-Abblock-Kondensatoren drin.

Manfred G. schrieb:
> ich denke auch das der CD4094 gestorben ist, denn laut Datenblatt
> verträgt er nur 8 mA.

Ich sehe sogar nur 6.8mA, das ist mir absolut neu. Mir wurde der CD4094 
schon so oft empfohlen, da er anscheinend lcoker über 10mA schalten 
kann, wie mensch das von CMOS eigentlich so kennt. Anscheinend geht das 
nicht. Gut, meine LEDs laufen bei I = U / R = (5V - 3.3V) / 220R = 
7.7mA, das dürfte vielleicht schon zu viel sein. Seltsam ist nur, dass 
ich verschiedenste Uhren mit diesem Setup aufgebaut habe, dort aber nach 
GND schalte, und alle LEDs noch gehen, und der CD4094 auch definitiv 
nicht defekt ist...

Michael_ schrieb:
> Wenn man den IC wegläßt,
> fließen bei 220 Ohm max. 8 mA. Also mit IC etwa 4 mA.

Du meinst wegen des Innenwiderstandes des ICs? Dann dürfte obiges kein 
Problem sein, da ich ein 5V-Steckernetzteil verwende, das (unter 
Belastung) ziemlich genau bei 5V landet.

Gruß
Jens

von Jens G. (jensig)


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>Ich sehe sogar nur 6.8mA, das ist mir absolut neu. Mir wurde der CD4094
>schon so oft empfohlen, da er anscheinend lcoker über 10mA schalten

Im DB des IC steht kein max. erlaubter Outputstrom. Die 6,8mA sind nur 
ein Kennwert, bei dem sich ein bestimmter Spannungsabfall einstellt. Das 
ist nicht die tödliche Dosis für den IC.

von Jens (Gast)


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Dann ist mein Glaube in den CD4094 wieder erstarkt ;-)

Aber woran kann es denn dann noch liegen? Es ist immer nur eine LED 
kaputt, und zwar die vom Ausgang Q0, die anderen leuchten wie gewohnt.

Gruß
Jens

von Jens G. (jensig)


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vielleicht haste ausgerechnet bei Q0 den Vorwiderstand vergessen ;-)

von Jens (Gast)


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Wenn es das ist dann beiße ich mir in den *** ;-) Ich werde das gleich 
nachgucken.

Jens

von Jens (Gast)


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Nee, das war es nicht. Ich habe allerdings festgestellt, dass die LEDs 
leicht glimmen, wenn ich deren Spannungsversorgung abschalte. Das ist 
sicherlich nicht gut, woher kann das kommen?!

Jens

von Jens G. (jensig)


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Du meinst bei S1 abgeschaltet? Könnte in Verbindung mit den 
LED-Restströmen sein, wenn einige Ausgänge H, die anderen L haben. 
Trotzdem kann eigentlich kaum was glimmen, denn LED-Restströme bei LED's 
sind eigentlich sehr niedrig.
Oder der IC schwingt aus irgendwelchen Gründen - z.B. Eingänge 
offengelassen.

von Grübler 54689 (Gast)


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Jens schrieb im Beitrag :

> Nee, das war es nicht. Ich habe allerdings festgestellt, dass die LEDs
> leicht glimmen, wenn ich deren Spannungsversorgung abschalte. Das ist
> sicherlich nicht gut, woher kann das kommen?!


> Nein, das ist so aufgebaut wie eingezeichnet.

> Das oben ist ein Minimal-Schaltplan.

Du zeigst nicht das, was du aufgebaut hast. So wird das nichts
mit Hilfestellung. Zum Glück hast Du kein Softwareproblem. Oder
vielleicht doch? Nur vergessen zu erwähnen?

von Jens (Gast)


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Nö, softwaretechnisch ist alles in Ordnung. Die LED war wirklich defekt.

Ich habe jetzt mal diese VDD-Abklemm-Sache seingelassen und sauber den 
OE-Pin des CD4ß94 benutzt. Ich werde mal schauen, ob das das Problem 
löst.

Die LEDs sind auf einem 1mm-Kupferdraht aufgelötet (das ist der Pluspol) 
und die Kathoden gehen über die Vorwiderstände zu den Ausgängen des 
CD4094. Sollte so keine Probleme verursachen, oder?

Gruß
Jens

von Michael_ (Gast)


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Es ist nicht zu fassen! Sag endlich was das für ein NT ist!
Es interessiert nicht, was es unter Nennlast für Spannung hat, sondern 
im Leerlauf.
Bei 5V und mit 220 Ohm kann eine blaue LED mit 3,2v nicht kaputt gehen.
Punkt und Ende!

von Jens (Gast)


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Michael_ schrieb:
> Es ist nicht zu fassen! Sag endlich was das für ein NT ist!

Ganz ruhig, immer locker bleiben. Es ist ein einfaches Steckernetzteil, 
das unstabilisierte 5V @ 1000mA max liefern kann. Mehr Infos stehen da 
nicht drauf. Hab ich beim Reichelt im Sonderangebiot gekauft, es wird 
nichts sonderlich Hochwertiges sein.

Gruß
Jens

von Jens (Gast)


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Leerlauf ist 5.25V, gerade gemessen.

von Markus (Gast)


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Zeig doch mal die ganze Schaltung.
Und ich würde erst mal einen 74HC4094 nehmen. Der 4094 ist doch ganz 
klar ausserhalb der Spezifikation mit dem Ausgangstrom.
http://www.ti.com/lit/gpn/cd4094b

Gruss
Markus

von Michael_ (Gast)


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Dann verbuch das unter Lehrgeld!!!
Bei LED-Anwendungen IMMER stabilisierte Spannung verwenden!!!
Vor allem wenn noch PWM im Spiel ist.

von Jens (Gast)


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Michael_ schrieb:
> Dann verbuch das unter Lehrgeld!!!

Benutze bitte mehr Ausrufezeichen, dann wird der Text leserlicher.

Aber ich verstehe nicht ganz, was genau ich deiner Aussage entnehmen 
soll - wo ist der Fehler? Die 5.25V machen deoch nichts, und unter Last 
liegt sowieso alles an ziemlich genau 5V.

Gruß
Jens

von Michael_ (Gast)


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>Leerlauf ist 5.25V, gerade gemessen.
Hat das NT einen eingebauten Elyt? Wenn du nun in deiner Schaltung einen 
Elyt hast, dann steigt im Leerlauf die Spannung auf den Spitzenwert.
Messe bitte deine Spannung mit angeschlossener Schaltung.

von Jens (Gast)


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Mit angeschlossener Schaltung und aktivierten LEDs sind es 5.11V, mit 
(über OE) deaktivierten LEDs sind es 5.25V.

Gruß
Jens

von John (Gast)


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Jens schrieb:
> Ich habe allerdings festgestellt, dass die LEDs
> leicht glimmen, wenn ich deren Spannungsversorgung abschalte. Das ist
> sicherlich nicht gut, woher kann das kommen?!

Wenn die LED-Spannung abgeschaltet ist, dann sieht die Schaltung so aus 
(Anhang). Und wenn die LEDs leicht glimmen, dann muss mindestens in 
einer LED der Strom im Reverse-Richtung fließen (die LED deren Ausgang 
vom CD4094 auf high liegt).
Die Spannung (bei ausgeschalteten LEDs) von 5,25V ist größer als die im 
Datenblatt angegebene, zulässige Reverse-Spannung der LED von 5V. Und 
wie weiter oben bereits geschrieben: laut Datenblatt ist der maximal 
zulässige Reverse-Strom 10µA. Bei einem höheren Reverse-Strom wird die 
LED zerstört.

Wenn die LEDs fest mit +Ub verbunden sind, und über OE geschaltet 
werden, gibt es dieses Problem nicht mehr.

Gruß
John

von Jens (Gast)


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Hallo John,

wow, da hat noch jemand geantwortet, danke. Ich habe es inzwischen auch 
mit OE probiert, und was kann ich sagen, es läuft wie eine 1.

Also war das Problem, dass vorher Ströme entgegen der LED-Diodenrichtung 
geflossen sind?

Gruß
Jens

von Jens G. (jensig)


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@Jens (Gast)
>Ganz ruhig, immer locker bleiben. Es ist ein einfaches Steckernetzteil,
>das unstabilisierte 5V @ 1000mA max liefern kann. Mehr Infos stehen da

Also wenn es unstabilisiert wäre, würde es bei paar mA nicht nur 5V 
haben, sondern deutlich mehr. Erst bei 1A würden sich ziemlich genau 5V 
einstellen. Was für ein NT ist das also (Link)?

>Ich habe jetzt mal diese VDD-Abklemm-Sache seingelassen und sauber den
>OE-Pin des CD4ß94 benutzt. Ich werde mal schauen, ob das das Problem

Und was heist das nun? War der bisher nie beschaltet gewesen? Dann 
bräuchtest Du Dich auch nicht wundern (generell wissen wir nicht, wie 
die Eingänge beschaltet waren).

@John (Gast)
>Die Spannung (bei ausgeschalteten LEDs) von 5,25V ist größer als die im
>Datenblatt angegebene, zulässige Reverse-Spannung der LED von 5V. Und

So kleinlich muß man gerade bei LEDs nicht sein. Auch wenn er mit exakt 
5,00V um 0,25V niedriger rangehen würde, wird sich am Glimmen nicht viel 
ändern. Denn die Ur=5V sind üblicherweise nur 0815-Angaben.

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