Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Interne Schaltung: TPIC6B595


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von Johnson 3. (johnson3000)


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Hallo,

ich möchte einige LEDs an einem Schieberegister betreiben. Im Netz habe 
ich u.a. das Schieberegister TPIC6B595 gefunden. Aus dem Datenblatt S.4 
(Specifications) geht hervor, dass ein "Continuous drain current, each 
output" von max. 150 mA möglich ist. Die Bezeichnung als output bedeutet 
für mich, dass der IC als Spannungsquelle fungiert und der Strom aus dem 
IC herausfließt. Das erscheint mir schlüssig, weil ich Dioden direkt an 
den DRAIN-Ausgängen betreiben kann. (Vorwiderstand vorausgesetzt) Auf S. 
14 (Application and Implementation) wird jedoch eine Batterie als 
Spannungsquelle verwendet. Der Strom fließt in den IC hinein.

Eine Spannungsquelle (Batterie) an eine Spannungsquelle niederer 
Spannung (Schieberegister) anzuschließen, erscheint mir unklug. Es 
funktioniert, sonst stünde es nicht im Datenblatt, aber ich würde gerne 
verstehen, warum. Wie kann der IC einerseits gegen GND schalten und 
andererseits Spannung für Anwendungen zur Verfügung stellen?


Ich habe mir das Functional Block Diagram auf S. 12 angesehen, aber aus 
dem werde nicht ganz schlau. Für zukünftige Anwendungen würde ich gerne 
die elektrische Funktionsweise (zumindest grob) verstehen. Ohne das 
Anwendungsbeispiel wäre ich nie auf die Idee gekommen, eine Batterie an 
die Ausgänge zu hängen.

Beste Grüße

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (Gast)


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Hallo!

Jeder Ausgang ist "Open Drain" und kann nur Strom aufnehmen. Also gegen 
Masse schalten. Siehe Figure 10 in Deinem verlinktem DaBla!

Den Rest Deiner Umschreibungen verstehe ich nicht.

Gruss Chregu

Edit: Dabei kann die zu schaltende Spannung höher als die 5V sein! Und 
gemeinsame Masse!

von Michael B. (laberkopp)


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Johnson 3. schrieb:
> Die Bezeichnung als output bedeutet
> für mich, dass der IC als Spannungsquelle fungiert und der Strom aus dem
> IC herausfließt.

Falsch.
Es schaltet nur ein Transistor nach Masse.
Da kommt kein Strom raus.

Johnson 3. schrieb:
> Für zukünftige Anwendungen würde ich gerne
> die elektrische Funktionsweise (zumindest grob) verstehen

Die Innenschaltung der Ausgänge ist doch im Datenblatt auf Figure 13. 
Schematic of Inputs rechts gezeigt (nur unglücklich mit inputs 
beschriftet).

Für LEDs sinnvoller wären IC mit Konstantstromquellen, wie CAT4016 oder 
so

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/CAT4016-D.PDF

zumindest wenn alle LEDs denselben Maximalstrom bekommen.

von Johnson 3. (johnson3000)


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Warum steht dann dort "output current" im Datenblatt? Korrekt müsste es 
dann doch input current heißen? Laut dem, was ich im Netz gefunden habe, 
ist der TPIC6B595 identisch zum SN74HC595 - nur eben mit höherer 
Leistung. Und der SN74HC595 erlaubt definitiv den Anschluss einer Last. 
(S.14)

von Clemens L. (c_l)


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Johnson 3. schrieb:
> Die Bezeichnung als output bedeutet für mich, dass der IC als
> Spannungsquelle fungiert und der Strom aus dem IC herausfließt.

Nein, "output" bedeutet i.A., dass der Chip den Pin high und/oder low 
treiben kann, mit anderen Worten, den Pin mit seiner positiven und/oder 
negativen Spannungsversorgung verbinden kann. Ob Strom hinein oder 
heraus oder gar nicht fließt, hängt von der externen Beschaltung ab.

"Outputs are low-side, open-drain DMOS transistors with output ratings 
of 50 V and 150-mA continuous sink-current capability."

"Open drain" heißt, dass, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, der Pin 
mit überhaupt nichts verbunden ist, also offen ist.

> TPIC6B595 identisch zum SN74HC595

Nein, der HC hat nicht Open-Drain-, sondern Push-/Pull-Ausgänge.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Johnson 3. schrieb:
> Warum steht dann dort "output current" im Datenblatt?

Weil das ein (klassischer) Open-Drain Ausgang ist.
I_OL ist wie im Datenblatt als I_D angegeben, I_OH ist 0mA.

von Johnson 3. (johnson3000)


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Clemens L. schrieb:
> Nein, "output" bedeutet i.A., dass der Chip den Pin high und/oder low
> treiben kann, mit anderen Worten, den Pin mit seiner positiven und/oder
> negativen Spannungsversorgung verbinden kann. Ob Strom hinein oder
> heraus oder gar nicht fließt, hängt von der externen Beschaltung ab.

Im Datenblatt des TPIC6B595, Figure 13 ist die elektrische Schaltung 
abgebildet. Die rechte Hälfte zeigt die den MOSFET, um den es geht. 
Angenommen an den DRAIN wird eine 12 V Batterie angeschlossen, der IC 
wird mit 5 V am VCC versorgt. Mit positiver Spannungsversorgung meinst 
du dann, die 12 V der Batterie - nicht die 5 V am VCC, oder? Die 
negative Spannung wäre das gemeinsame GND des ICs.
In welchem Szenario könnte Strom aus dem IC fließen? Wenn das 
angeschlossene Potential am Drain0 kleiner als das GND Potential wäre?

Michael B. schrieb:
> Die Innenschaltung der Ausgänge ist doch im Datenblatt auf Figure 13.
> Schematic of Inputs rechts gezeigt (nur unglücklich mit inputs
> beschriftet).

Ja, ist abgebildet. Mir ist jedochunklar, was unter dem Eingang "Input" 
zu verstehen ist. Ebenso kann ich nicht nachvollziehen, wohin die 
gestrichelten Verbindungen führen. Links sind drei, rechts zwei 
abgebildet.

von Michael B. (laberkopp)


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Johnson 3. schrieb:
> Mir ist jedochunklar, was unter dem Eingang "Input" zu verstehen ist.

Na, der Eingang (input), die beim LogicSymbol auf der linken Seite 
gezeichnet siond, SERIN, SERCLK usw.

Johnson 3. schrieb:
> Ebenso kann ich nicht nachvollziehen, wohin die
> gestrichelten Verbindungen führen

Na, zur Restschaltung im inneren des IC.

von Peter D. (peda)


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Johnson 3. schrieb:
> Laut dem, was ich im Netz gefunden habe,
> ist der TPIC6B595 identisch zum SN74HC595

Definitiv nicht!
Der HC595 hat Treiberstufen (Push/Pull) der 6B595 aber N-FETs (open 
Drain).

von Johnson 3. (johnson3000)


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Ah, das heißt, jeder Eingang verfügt über diese Schaltung ... Gut, hätte 
ich mir mit der Überschrift "Equivalent for each input" auch denken 
können. Und die Abbildung zeigt nicht die gesamte Schaltung, sondern nur 
einen Ausschnit ...

Danke! Ich brauch eine Weile, weil ich mich noch nie richtig mit 
Datenblättern auseinandergesetzt habe.

von Mikki M. (mmerten)


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Einfach noch mal das Datenblatt genau anschauen. Auf Seite 11 ist doch 
die Funktionsbeschreibung und der prinzipelle Logikaufbau. Daraus sollte 
schon klar werden, das die Ausgangsstufen gegen GND schalten. Output 
bedeutet nicht immer das dort auch etwas geliefert wird, kann ja auch im 
Extremfall nur ein potentialfreier Relaiskontakt sein.

von Johnson 3. (johnson3000)


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Eine letzte Frage: Ich benötige das Schieberegister um einen LED-Cube 
anzusteuern. Dann schließe ich z.B. alle Senkrechten an das 
Schieberegister TPIC6B595 an. Die Ebenen kann ich nun jedoch nicht alle 
an eine Spannungsquelle anschließen, da ich die LEDs sonst nicht einzeln 
ansteuern kann. Stattdessen benötige ich ein Schieberegister mit 
Treiberstufe (korrekte Bezeichnung?), um die jeweilige Ebene mit 
Spannung zu versorgen. Welche Gruppe von ICs eignet sich dafür? Außer 
dem SN74HC595 fiele mir nur die Variante mit einzelnen MOSFETs ein, die 
ich alle einzeln ansteuere.

von MaWin (Gast)


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Johnson 3. schrieb:
> fiele mir nur die Variante mit einzelnen MOSFETs ein, die ich alle
> einzeln ansteuere.

Schon alleine wegen des Strombedarfs wird man um Einzel(oder Dual, 
Kühlung gut da nur eine zu einer Zeit eingeschaltet ist)MOSFETs nicht 
drumrum kommen.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8.1

Mit CAT4016 statt TPIC6B595 spart man sich viele Widerstände, und mehr 
als 100mA Spitzenstrom erlauben die wenigszen LEDs.

von Clemens L. (c_l)


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Johnson 3. schrieb:
> Mit positiver Spannungsversorgung meinst du dann, die 12 V der Batterie -
> nicht die 5 V am VCC, oder?

Sorry, das war missverständlich formuliert; high/positiv gilt nur für 
Chips mit Push-/Pull-Ausgängen. Der TPIC kann nur mit GND verbinden.

Ein Open-Drain-Ausgang ist gerade für solche Fälle gedacht, wo die 
externe Spannung nicht mit dem VCC des Chips übereinstimmt.

> In welchem Szenario könnte Strom aus dem IC fließen? Wenn das
> angeschlossene Potential am Drain0 kleiner als das GND Potential wäre?

Genau. Allerdings haben viele Chips ESD-Schutz-Dioden, die dauerhaften 
Strom nicht aushalten.

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