Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED Matrix Maximaler Pulsstrom


von Johny_D94 (Gast)


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Schönen guten Abend

Ich habe eine kleine Frage zu:
http://www.farnell.com/datasheets/1519940.pdf

Dort steht im Datasheet unter Absolute Maximal Ratings dass bei einem 
Impuls ein Strom von bis zu 195 mA möglich ist sofern 1/10 Duty Cycle 
und Pulse With  0.1ms.

Daraus würde ja resultieren dass ich die LED anzeigen mit 1Khz (da ich 
10 Zeilen habe) Multiplexe was mir leider nicht möglich sein wird. Ich 
werde voraussichtlich ca 500hz haben..

Meine Frage ist: Darf ich bei 1/10 Duty Cycle und max 0.2ms einen Strom 
von 120mA riskieren? oder ist das schon zu viel?

Mit freundlichen Grüssen

von Ingo (Gast)


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Denke schon... Was hindert dich an 1kHz?

von Johny_D94 (Gast)


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Ich habe 10 Zeilen und 77 Spalten...
An jeder Zeile hängt ein Mosfet, für die Spalten ist dieser kleiner 
Krieger verantwortlich:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc5940.pdf

Bedingt durch die zeit die ich zum durchschieben der 77*12 Bits habe 
werde ich nicht auf 1Khz kommen. Und die Komunikation sowie umwandlung 
von Text in Code für die Matrix muss ja auch irgendwie noch durch den 
Controller

Meine Treiber unterstützen ja eh nur bis 120mA...daher stört mich das 
auch nicht gross und ich will nur wissen ob 120mA,1/10, 0.2ms 
verkraftbar sind

P.s.
TLC5940 ist einfach ein gailes Teil :)

von Falk B. (falk)


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@Johny_D94 (Gast)

>Ich habe 10 Zeilen und 77 Spalten...

Also 10:1 MUX.

>An jeder Zeile hängt ein Mosfet, für die Spalten ist dieser kleiner
>Krieger verantwortlich:
>http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc5940.pdf

Ein guter Bekannter ;-)

>Bedingt durch die zeit die ich zum durchschieben der 77*12 Bits habe
>werde ich nicht auf 1Khz kommen.

dann machst du was falsch. 77*12=924 Bit. Bei 1 MHz SPI-Takt dauert das 
924us, knapp unter 1ms. Bei 10 MHz nur 1/10.

> Und die Komunikation sowie umwandlung
>von Text in Code für die Matrix muss ja auch irgendwie noch durch den
>Controller

kein Thema, siehe ob.

>auch nicht gross und ich will nur wissen ob 120mA,1/10, 0.2ms
>verkraftbar sind

Praktisch ja.

von Johny_D94 (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> dann machst du was falsch. 77*12=924 Bit. Bei 1 MHz SPI-Takt dauert das
> 924us, knapp unter 1ms. Bei 10 MHz nur 1/10.

Moment bei 924Bit bin ich mit dir einig aber dann...gut ich guck meine 
Rechnung nochmal an. Danke für den Hinweis

Falk Brunner schrieb:
>>auch nicht gross und ich will nur wissen ob 120mA,1/10, 0.2ms
>>verkraftbar sind
>
> Praktisch ja.

Wie kann man aufgrund von den Angaben im Datenblatt beurteilen ob das 
nun vertretbar ist oder nicht. Schliesslich möchte ich das nächste mal 
diese Frage selber beantworten :)

Danke für alle Antworten

von ... (Gast)


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man könnte, da es sich um eine diode handelt, das I²t-Schmelzintegral 
ausrechen.
Bei dir sind das

0.195^2*0.1e-3 = 3.8uA²s

jetzt mal für 0.2ms:

sqrt(3.8uA²s / 0.3ms) = 137mA.

von Falk B. (falk)


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@ Johny_D94 (Gast)

>Wie kann man aufgrund von den Angaben im Datenblatt beurteilen ob das
>nun vertretbar ist oder nicht.

Gar nicht. Das ist die Erfahrung aus der Praxis. Die meisten 
LED-Matritzen werden NICHT mit 1kHz gemultiplext und die LEDs gehen 
trotzdem nicht kaputt.
Die Messbedingung ist Datenblatt nicht so ganz praxisorientiert.

von Johny_D94 (Gast)


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Nach einigem überlegen und lesen muss ich einsehen dass das 
I²t-Schmelzintegral (noch) nicht verstehe und nicht die grossartige 
erfahrung von Falk habe. Danke für die Antworten und schönen Abend

von Falk B. (falk)


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http://de.wikipedia.org/wiki/Grenzlastintegral

Ok, erklärt nicht wirklich viel ;-)

Kurzfassung. Während eines kurzen Strompulses wird die gesamte 
Verlustleistug als Wärme im Chip direkt gespeichert, es wird keinerlei 
Wärme an die Trägerplatte und den Kühlkörper abgegeben. Dabei darf 
eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden, je nach 
Halbleiter-Typ und Bauteil zwischen 100-200°C. Nach dem Puls muss das 
Bauteil wieder abkühlen.

Die Leistung an einem ohmschen Widerstand berechnet sich aus.

P = I^2*R

die Energie eines Pulses aus

E = P * t = I^2*t * R

von Johny_D94 (Gast)


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Danke für deine immer sehr wertvollen Erklärungen. Ganz begriffen habe 
ichs noch nicht aber das kommt sicher noch :)

Eine letzte frage habe ich aber noch. mein CPU Takt ist wahrscheinlich 
16Mhz, mit einem Vorteiler von 2 währen das dann 8Mhz auf dem SCK.

Nun für dieses Projekt plane ich meine erste eigene Leiterplatte und ich 
frage mich ob MISO,MOSI und SCK mit einer Frequenz von 8Mhz ein Risiko 
ist. Ich habe im Internet schon div. angaben von Leiterbahmlängen 
gefunden. Jedoch keine dir mir weiterhilft

Wie lange darf ich die Leiterbahn Maximal machen damit ich keine 
Probleme mit Impedanzen kriege? Wirken sich Durchkontaktierungen negativ 
aus und könnte ein Paralleles führen zu den bahnen der Zeilen oder 
Spalten zu ungewollten Koplungsstrecken führen?

Oder mache ich mir umsonst sorgen. Sorry...in diesem Frequenzbereich 
keine Praxis Erfahrung und Elektroniker bin ich schliesslich auch 
nicht^^

P.s. ich nehme eine 70um platte falls das für die max. länge auch eine 
rolle spielt.

von Falk B. (falk)


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@ Johny_D94 (Gast)

>16Mhz, mit einem Vorteiler von 2 währen das dann 8Mhz auf dem SCK.

OK.

>frage mich ob MISO,MOSI und SCK mit einer Frequenz von 8Mhz ein Risiko
>ist.

Ein kleines.

> Ich habe im Internet schon div. angaben von Leiterbahmlängen
>gefunden. Jedoch keine dir mir weiterhilft

Siehe Wellenwiderstand.

>Wie lange darf ich die Leiterbahn Maximal machen damit ich keine
>Probleme mit Impedanzen kriege?

Siehe oben.

> Wirken sich Durchkontaktierungen negativ
>aus

Bei diesen Signalen nicht.

> und könnte ein Paralleles führen zu den bahnen der Zeilen oder
>Spalten zu ungewollten Koplungsstrecken führen?

Theoetisch ja, praktisch nur wenig.

>Oder mache ich mir umsonst sorgen.

Jain. Ein bisschen nachdenken und ggf. nachfragen ist schon gut.

>P.s. ich nehme eine 70um platte falls das für die max. länge auch eine
>rolle spielt.

70um Kupferdicke braucht man hier nicht unbedingt. Man muss vor allem 
auf eine saubere Masseführung der gemultiplexten Ströme achten, denn 
77x120mA=9,2A, geschaltet mit 500Hz ist schon recht heftig. Da sollten 
auch ausreichend Entkoppelkondensatoren zum Einsatz kommen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

von Johny_D94 (Gast)


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Super danke für alle Antworten. Ich habe alle "Zeilenbahnen" auf 10A 
ausgelegt und die Masseleitungen die von den Mosfets weggehen sind auch 
entsprechend ausgelegt..

Entkopplungskondensatoren sind auch drauf. Ev. erlaube ich mir nach 
fertigstellung des Layout einmal ein Bild hochzuladen damit sich das 
noch einer angucken kann :)

Danke für alle Antworten. Es hat mir weitergeholfen und  ich habe etwas 
dazu gelernt :)

von John (Gast)


Angehängte Dateien:

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Johny_D94 schrieb:
> Dort steht im Datasheet unter Absolute Maximal Ratings dass bei einem
> Impuls ein Strom von bis zu 195 mA möglich ist sofern 1/10 Duty Cycle
> und Pulse With  0.1ms.

Die Angaben unter "Absolute Maximal Ratings" geben nur die Werte an, die 
Du nicht überschreiten solltest. Danach sollte man nicht seine Schaltung 
dimensionieren.

Du hast einen Strom von 120mA ausgewählt. Im Datenblatt gibt es leider 
keine Angaben darüber wie sich die LEDs bei einem Strom >20mA verhalten 
(Helligkeit/Farbe). Wie Du an den angehängten Diagrammen erkennen 
kannst, kann das sehr unterschiedlich sein.
Bei der TA07-11SRWA geht das Diagramm immerhin bis 100mA und es ist ein 
deutlicher knick in der Kennlinie bei 40mA und noch einer bei ca. 60mA 
zu erkennen. Ich halte es für unwahrscheinlich, dass deine LEDs bei 
120mA viel heller leuchten als bei 80mA-100mA. Du kannst bestimmt 
einiges an Strom sparen, weil es nichts (oder nicht viel) bringt die 
LEDs mit einem höheren Strom zu betreiben. Und wenn kein ausführlicheres 
Datenblatt für deine Anzeigen verfügbar ist, solltest Du es vorher 
testen, wie hell die LEDs bei welchem Strom leuchten.

Ich hab hier die billigste Version dieser Anzeigen (TA07-11HWA), die 
gibt es bei Reichelt und Conrad.
 Absolute Maximal Ratings
   DC Forward Current:    25mA
   Peak Forward Current: 150mA
Bild leuchtende LEDs:
 oben: 1mA Gleichstrom
 unten: 15mA, 1/7 Duty Cycle, 115Hz
Für diese Anzeigen ist ein Strom von mehr als 15mA nicht sinnvoll, und 
bei diesem Strom leuchtet die LED schon in einer etwas anderen Farbe.

Gruß
John

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