Hallo, ich bin noch ein ziemlicher Neuling in Sachen Elektrotechnik/MCUs, von daher mögen die Fragen ggf. etwas trivial scheinen. Habe bereits gegoogelt, aber nichts dazu gefunden. Habe die Sache mit dem Stromverbrauch noch nicht so ganz verstanden, deshalb drehen sich die Fragen auch hauptsächlich darum. Höre immer, dass ein Bauteil maximal das an Strom zieht, was es braucht, habe aber noch nie verstanden, woran genau das liegt. Die Formel zur Berechnung des Strom ist ja U/R. Da die anliegende Spannung an einem Bauteil ja immer genau gleich bleibt (im Idealfall / Spannungsspitzen bei plötzlicher Last usw. mal ausgenommen.), stellt sich mir die Frage, wie das intern geregelt ist. Der Stromverbrauch einer LED ist bei einer gegebenen Spannung ja immer gleich, da sich in ihr nichts verändert. Wenn ein uC allerdings auf einmal viel arbeiten muss, verbraucht er mehr Strom. Um der o.g. Formel gerecht zu werden, müsste sich also entweder ein Widerstand im uC verringern, oder die Spannung müsste ansteigen. Was davon passiert, oder bin ich komplett auf dem Holzweg? Grüße Georg
Georg K. schrieb: > Der Stromverbrauch einer LED ist bei einer gegebenen Spannung ja immer > gleich, da sich in ihr nichts verändert. Doch, die Temperatur ändert sich, und damit auch die Flusspannung. > Wenn ein uC allerdings auf einmal viel arbeiten muss, verbraucht er mehr > Strom. Um der o.g. Formel gerecht zu werden, müsste sich also entweder > ein Widerstand im uC verringern, oder die Spannung müsste ansteigen. Stell es Dir so vor: Es werden im Mikrocontroller zusätzliche Verbraucher angeschaltet. Damit sinkt der Innenwiderstand und es fließt mehr Strom. Der Spannungsregler muß mehr Strom durchlassen um die Spannung wieder auf den Sollwert zu bringen.
Georg K. schrieb: > Der Stromverbrauch einer LED ist bei einer gegebenen Spannung ja immer > gleich, da sich in ihr nichts verändert. LEDs werden (idealerweise) mit Konstantstrom betrieben. Kein gutes Beispiel für einen Vergleich mit µC. Georg K. schrieb: > Wenn ein uC allerdings auf einmal viel arbeiten muss, verbraucht er mehr > Strom. Noch etwas näher (an die Realität) als Bernds Erklärung geht diese: In einem µC sitzen unzählige Transistoren. Stell dir vor, daß "im Stillstand" praktisch keine, bei "wenig" Arbeit" nur wenige, bei "Hochbetrieb" aber sehr viele mehr davon durchgeschaltet sind.
Georg K. schrieb: > Wenn ein uC allerdings auf einmal viel arbeiten muss, > verbraucht er mehr Strom. Ja. > Um der o.g. Formel gerecht zu werden, müsste sich also > entweder ein Widerstand im uC verringern, Hmm. Ja. > oder die Spannung müsste ansteigen. Nein. > Was davon passiert, Der (mittlere) Widerstand verringert sich. Im Mikrocontroller sind (sehr) viele elektronische Schalter; wenn die "ein" sind und bleiben, brauchen sie keinen Strom. Wenn die Schalter "aus" sind und bleiben, brauchen sie auch keinen Strom. Aber wenn die Schalter umschalten müssen, dann brauchen sie einen kurzen Moment Strom. In Wahrheit sind das also sehr viele sehr kurze Stromimpulse; am Multimeter sieht es dann so aus, dass der mittlere Strom ansteigt. > oder bin ich komplett auf dem Holzweg? Nein, überhaupt nicht. Ein Hinweis noch: Das ohmsche Gesetz ist wichtig und nützlich, aber es ist gewissermaßen eine "Materialgleichung", die nur unter bestimmten Bedingungen gilt. Für metallische Leiter und konstante Temperatur gilt es; in vielen anderen Fällen gilt es nicht. Für eine Diode in Flussrichtung (auch eine LED) gilt es z.B. nicht.
Und wenn eine Digitalschaltung arbeitet, müssen Kapazitäten umgeladen werden. Die Schalter hierzu werden warm. MfG
Possetitjel schrieb: > wenn die "ein" sind und bleiben, brauchen sie keinen Strom. > Wenn die Schalter "aus" sind und bleiben, brauchen sie auch > keinen Strom. Aber wenn die Schalter umschalten müssen, > dann brauchen sie einen kurzen Moment Strom. Da schrieb ich versehentlich das Gegenteil. (Bzw. ist mein letzter Satz unvollständig, und dadurch auch falsch.) Aber ist Dein Beitrag völlig korrekt, @Posstitjel? Ich hätte nämlich gedacht, daß die Leitverluste zumindest nicht "aus der Rechnung rausfallen". Auch, wenn die Nano-Transistoren darin sicherlich stark auf "schnelles Schalten" optimiert sind, fließt doch trotzdem auch eine (doch nicht völlig unerhebliche?) gewisse Menge Strom darüber - im eingeschalteten Zustand. Wie aber paßte das dann mit den ersten zwei zitierten Sätzen zusammen? Oder sind die Leitverluste wirklich so dermaßen gering, daß man sie völlig vernachlässigen, und allein die Schaltverluste anführen kann? (Sowie direkt festlegen: "...so lange ein (bleibend), kein Strom"?) Ich behaupte hier nicht, es wirklich "besser zu wissen", sondern ich weiß es eben nicht - würde aber gern. Hilf mir da doch bitte... ;-) ...Du, oder sonst jemand, der darüber bescheid weiß. Am liebsten wäre mir freilich, sogar ungefähre Werte / eine genauere Ahnung der Größenordnung zu erfahren - ich wäre aber schon mit der Feststellung: "Nein, das war kein Versehen." ...zufrieden.
Christian S. schrieb: > Kapazitäten Schon klar... Christian S. schrieb: > Schalter hierzu werden warm. Allein deshalb?
dfg schrieb: > Aber ist Dein Beitrag völlig korrekt, @Posstitjel? "Ich gebe Ihnen mein Ehrenwort, ich wiederhole: mein Ehrenwort, ... " SCNR > Ich hätte nämlich gedacht, daß die Leitverluste > zumindest nicht "aus der Rechnung rausfallen". Bei klassischer CMOS-Technik (wie heute i.d.R. üblich) ist die statische Leistungsaufnahme vernachlässigbar. Die Stromaufnahme ist praktisch exakt proportional zur Taktfrequenz. > Auch, wenn die Nano-Transistoren darin sicherlich stark > auf "schnelles Schalten" optimiert sind, fließt doch > trotzdem auch eine (doch nicht völlig unerhebliche?) > gewisse Menge Strom darüber - im eingeschalteten Zustand. Nein, anders herum. Bei klassischer "grober" Komplementär-MOS-Technik (=CMOS) gibt es keine durchgehenden Strompfade, so dass im stationären Zustand praktisch kein Strom fließt. In jedem Pfad sperrt immer mindestens ein Transistor, auch wenn der andere leitet; deswegen fließt kein Strom. Wenn umgeschaltet wird, muss natürlich Strom fließen. Je kleiner die Transistoren werden, desto größer sind (anteilig) die Leckströme durch nicht ideale Isolation; das ist vor ein paar Jahren zum echten Problem geworden. Man hat dafür Lösungen gefunden; Details kenne ich nicht. > Oder sind die Leitverluste wirklich so dermaßen gering, > daß man sie völlig vernachlässigen, und allein die > Schaltverluste anführen kann? Für die klassische, "grobe" CMOS-Technik ist das so, ja. Als die Transistoren kleiner als 100nm wurden, war das wegen der Leckströme nicht mehr so einfach, aber auch das Problem ist gelöst worden. Bipolare Logik ist ein anderes Ding; da fließt auch im Ruhezustand Strom -- aber die Technik ist aus der Mode.
Possetitjel schrieb: > "Ich gebe Ihnen mein Ehrenwort, ich wiederhole: mein > Ehrenwort, ... " Das wiederum wäre nicht nötig gewesen. :-) Okay, danke Dir für den kleinen Ausflug. Diese Informationen findet man nämlich gar nicht so einfach, zumindest nicht als Laie.
Angehängte Dateien:
Hier der passende Auszug aus dem Datenblatt eines ATtinys.
Georg K. schrieb: > Höre immer, dass ein Bauteil maximal das an Strom zieht, was es braucht, > habe aber noch nie verstanden, woran genau das liegt. > Die Formel zur Berechnung des Strom ist ja U/R. Jein. R ist nicht konstant. Nur bei Widerständen. Schon Heizungen haben mit der Temperatur schwankenden R, bei Glühlampen z.B. steigt er. Und die meisten Schaltungen regeln sich selbst irgendwie, z.B. durch interne Spannungsregler oder Gegenkopplungen. Ein Gerät, z.B. dein Computer, braucht eine bestimmte Leistung, und die entnimmt er aus dem Stromnetz bei 230V~. Er nimmt dabei nicht die ganzen 16A die er bekommen kann, sondern so viel wie er braucht. Das ist nicht anders als beim Auto, das nicht gleich das ganze Benzin aus dem Benzintank holt, sondern so viel wie es braucht. Auch Elektromotoren holen mehr Strom, wenn sie kräftiger belastet werden, beim Asynchron-Drehstrommmotor oder Einphasen-Reihenschlussmotor passiert das von alleine, bei BLDC muss eine Elektronik genau regeln was der Motor bekommt. > stellt sich mir die Frage, wie das intern geregelt ist. Richtig erkannt, es wird intern geregelt. Nur bei einfachsten Dingen (Widerstand, Glühlampe) passiert das von alleine. Bei komplizierteren (LED) macht das eine Stromregelung. Bei komplexen (Computer) übernimmt das ein Netzteil was den Strom in den Ausgang so regelt daß eine bestimmte Spannung rauskommt und dazu aus den 230V~ so viel Strom nimmt wie es braucht, nicht mehr, denn wohin mit dem Rest? Der Compurter selbst entnimmt dann aus seiner konstanten niedrigen Spannung so viel Strom wie er braucht, je nach dem was er tut, das wurde mit dem Umladen von Kapazitäten "pro Takt hundertausende winzige Mengen Elektrizität reinschaufen und rausschaufen und wegwerfen) schon beschrieben. > Der Stromverbrauch einer LED ist bei einer gegebenen Spannung ja immer > gleich, da sich in ihr nichts verändert. Nein. Gerade bei einer LED ändert sich eine Menge: Die Temperatur, der Lichteinfall von aussen, so daß bei konstanter Spannugn der Strom weit schwankt. Daher betreibt man LEDs auch an (nahezu) konstantem STROM und die Spannung stellt sich bie ihr ein. LEDs sind also gerade anders, als alle anderen Bauteile, vor allem Glühlampen. LEDs gehen an konstanter Spannung kaputt und brauchen zumindest einen Vorwiderstand.
Michael B. schrieb: > Jein. R ist nicht konstant. Nur bei Widerständen. Du meinst ohmsche Widerstände. Oder meinst du, dass ein NTC keinen Widerstand darstellt?
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