Ich habe den 74HC4094E
Im Datenblatt wird ein Strommaximum absolut DC VCC/GND von +-50mA
angegeben.
Das Bauteil speise ich mit 3.3V.
Extern habe ich eine 5V Speisung mit einem Vorwiderstand und eine LED.
VF_LED = 1.8V
Den Vorwiderstand stelle ich so ein, dass ich 20mA ziehe.
Das schliesse ich an einen Registerpin und gehe über diesen Pin nach
GND.
Das mache ich jetzt an allen 8 Pins.
8x20mA = 160mA
Warum geht mir das Teil nicht kaputt?
Der max. Verlust ist bei 500mW.
Ich denke, dass ich die noch nicht erreicht habe.
Um diesen berechnen zu können müsste ich die Spannung am Mosfet der
Push-Pull Treiberstufe im Register wissen.
Wie komme ich an die Spannung heran?
Sebastian Kaulitz schrieb:> Ich habe den 74HC4094E> Im Datenblatt wird ein Strommaximum absolut DC VCC/GND von +-50mA> angegeben.
...
> Das mache ich jetzt an allen 8 Pins.> 8x20mA = 160mA> Warum geht mir das Teil nicht kaputt?
Weil Datanblattangaben konservativ sind. Außerdem geht es bei diesen
Stromgrenzwerten auch um den internen Spannungsabfall (an Bonddrähten,
Metallisierungslagen etc.) und darum, daß sich dadurch intern das
GND-Potential verschiebt. Das führt dann wiederum dazu, daß sich
Logikpegel verschieben, dadurch evtl. die garantierte Taktfrequenz nicht
erreicht wird etc. pp.
Das ist so ähnlich wie "Bei Rot über die Ampel gehen". Bloß weil du
nicht gleich beim ersten Mal überfahren wirst, ist es deswegen nicht
gleich eine gute Idee.
Output current und supply current sind zwei verschiedne Paar Schuhe.
Zur Verlustleisung in der Treiberendstufe:
Sebastian Kaulitz schrieb:> Wie komme ich an die Spannung heran?
Spannung ist direkt am IC-Pin messbar, der Strom ist dir ja bekannt.
Sorry, ueberlesen:
Sebastian Kaulitz schrieb:> Das schliesse ich an einen Registerpin und gehe über diesen Pin nach> GND.
Leds gegen GND. Ok. Dann ist das Ding strommaessig (Bonddraht +U)
"ueberfahren"
Sebastian Kaulitz schrieb:> Das Bauteil speise ich mit 3.3V.> Extern habe ich eine 5V Speisung mit einem Vorwiderstand und eine LED.
Du verwirrst mich!
Sowieso egal: Laut DB: IGND ground current max -50mA
Sebastian Kaulitz schrieb:> Im Datenblatt wird ein Strommaximum absolut DC VCC/GND von +-50mA> angegeben.
Yepp, dann ist das Ding "ueberfahren".
Die Strombelastbarkeit kannste nicht nachmessen. Allerdings die
Verlustleistung (Exemplar+temperaturabhaengig) schon nachrechnen. Ist
nur leider Sinnlos: vergiss meine Posts bitte
Sebastian Kaulitz schrieb:> Wie komme ich an die Spannung heran?
Du kannst die Spannungen direkt an den Pins messen oder dich auch des
Datenblatts bedienen um den Innenwiderstand ganz simpel zu berechnen:
Fuer den Push-Fet: Delta Upin/I
Fuer den Pull-Fet: Upin/I
Beim Push-Fet kam ich auf 45Ohm mit den Werten aus dem Datenblatt
2 Cent schrieb:> Sowieso egal: Laut DB: IGND ground current max -50mA>> Sebastian Kaulitz schrieb:>> Im Datenblatt wird ein Strommaximum absolut DC VCC/GND von +-50mA>> angegeben.> Yepp, dann ist das Ding "ueberfahren".>> Die Strombelastbarkeit kannste nicht nachmessen. Allerdings die> Verlustleistung (Exemplar+temperaturabhaengig) schon nachrechnen. Ist> nur leider Sinnlos: vergiss meine Posts bitte
Ja schon, aber warum geht es nicht kaputt?
Mit den angegebenen Werten erreicht man den Maximalverlust 500mW sowieso
nie.
Das erscheint mir meines Erachtens etwas sinnlos.
Intern im Chip müssten ja irgendwo 10V anliegen, damit bei 50mA 500mW
erreicht werden...
10V habe ich ganz sicher nirgends.
Sebastian Kaulitz schrieb:> Wie rechnest du das? Ich komme leider nicht drauf.
Es gilt:
1.Vcc=4.5V
2.Uout = 4.5V ohne Last!
2.Uout = 4.32V bei 4mA Laststrom
3.Delta U = 4.5V-4.32V = 0.18V
4.Ri = 0.18V/4mA = 45 Ohm
Toxic schrieb:> Es gilt:> 1.Vcc=4.5V> 2.Uout = 4.5V ohne Last!> 2.Uout = 4.32V bei 4mA Laststrom> 3.Delta U = 4.5V-4.32V = 0.18V> 4.Ri = 0.18V/4mA = 45 Ohm
Ist ein typischer Wert für einen digitalen Ausgang. Zwischen 50 und 100Ω
findet man auch bei vielen µC, so denn die Ausgangsspannung bei
verschiedenen Lasten angegeben ist. Deswegen fließt auch der "unendlich"
hohe Strom, von dem viele hier gern schwätzen, nicht in den
Gatekondensator einer nachfolgenden Stufe.
MfG Klaus
Sebastian Kaulitz schrieb:> Ja schon, aber warum geht es nicht kaputt?> Mit den angegebenen Werten erreicht man den Maximalverlust 500mW sowieso> nie.> Das erscheint mir meines Erachtens etwas sinnlos.> Intern im Chip müssten ja irgendwo 10V anliegen, damit bei 50mA 500mW> erreicht werden...
Die Antwort von Axel hats eigentlich schon ganz gut getroffen, denke
ich. Versteife dich mal nicht zu sehr auf dem Maximalverlust 500mW des
kalten Gehaeuses, Gesamtleistung/Gesamtwaerme ist ja nicht der einzige
zerstoerungsgrund. Strombelastbarkeit der Kontaktierungen ist etwas
anderes. Muss ja auch nicht sofort kaputtgehen oder durchbrennen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromigration
Trotzdem noch was zum Thema Ptot500mW. DaBla von Nexperia:
"For SO16: Ptot derates linearly with 8 mW/K above 70 C."
Wenn du das Ding also in heisser Umgebung, sagen wir 120 Grad, betreibst
dann ist bei 100mW (120-70=50. 50*8=400. 500-400=100) schluss. Kommt mir
zwar seltsam vor, steht aber so im DaBla.
Fuer die 100mW brauchst nichtmal LEDS als last, im dynamischen
"normalbetrieb" an hohen Frequenzen ist das schnell erreicht.
HTH
Sebastian Kaulitz schrieb:> Ja schon, aber warum geht es nicht kaputt?
Der Hersteller garantiert, daß das Teil bei Belastungen unterhalb der
"Abs. Maximum Ratings" nicht kaputt geht. Er garantiert aber nicht, daß
es beim Überschreiten der Werte kaputt geht!
Sebastian Kaulitz schrieb:> Das mache ich jetzt an allen 8 Pins.> 8x20mA = 160mA> Warum geht mir das Teil nicht kaputt?
Weil bei den Angaben unter "Maximum Ratings" vom Hersteller nicht
garantiert wird, dass der Baustein bei Überschreitung stirbt. Vielmehr
garantiert der Hersteller, dass der Baustein bei Einhaltung der
Grenzwert nicht stirbt.
Das ist ein Unterschied.
Sebastian Kaulitz schrieb:> Mit den angegebenen Werten erreicht man den Maximalverlust 500mW sowieso> nie.> Das erscheint mir meines Erachtens etwas sinnlos.
Liegt an der Verpackung, die kann das halt. Die werden da sicher keine
Löcher rein bohren, damit's zum Inhalt passt.
Ok, dann hätte ich das mal geklärt.
Ich habe das nun mit einem Mitarbeitenden geklärt, dass das keine
saubere Lösung ist. Ich wollte mich hier nur vergewissern.
Ich möchte hier nun den gewünschten Maximalstrom einstellen und zeigen,
dass es nicht auf Dauer funktioniert und wie warm der Chip wird.
Bei 3.3V anstatt die vorher erwähnten 5V (externe Spannung) messe ich an
einer einzelnen LED etwa 1.94V, am IC pin 0.897V.
Bleiben dann am Widerstand 0.46V übrig.
Mit einem Widerstand 22 Ohm sollte ich die 20mA etwa erreichen.
Aber dann messe ich mit diesem Widerstand wieder ganz andere Werte am
IC-Pin.
Dieser steigt nämlich und die Spannung am Widerstand fällt auf 0.33V.
Fliessen also 0.33V/22Ohm=15mA
Warum bekomme ich das nicht hin, dass genau 20mA fliessen?
Sebastian Kaulitz schrieb:> Mit einem Widerstand 22 Ohm sollte ich die 20mA etwa erreichen.
Wie kommst du überhaupt auf die 20mA für die LEDs?
Willst du dir einen Augenschaden zuziehen oder sind das Low Efficency
LEDs mit der Technik des vorigen Jahrhunderts?
Wolfgang schrieb:> Sebastian Kaulitz schrieb:>> Mit einem Widerstand 22 Ohm sollte ich die 20mA etwa erreichen.>> Wie kommst du überhaupt auf die 20mA für die LEDs?> Willst du dir einen Augenschaden zuziehen oder sind das Low Efficency> LEDs mit der Technik des vorigen Jahrhunderts?
Da müsstest du mit den Leuten sprechen, die mit mir zusammenarbeiten.
Ich bin Newbee und kann deren Konzept nicht einfach ändern, sondern muss
das begründen. Sie glauben es ja so nicht.
By the way: Ich sehe, dass der Low level input voltage max. 1.35V
betragen kann. Wenn das der Fall ist, kann ich die 3V3 wohl abschreiben.
;(
Sebastian Kaulitz schrieb:> Warum geht mir das Teil nicht kaputt?
Das Strommaximum hat nicht erst seine Grenze ab der das Teil kaputt
geht, sondern schon ab der es nicht mehr wie beschrieben
(Datenblattwerte) funktioniert.
Der Strom über GND führt zu einem Spannungsabfall der Chipmasse
gegenüber dem externen 0V so dass Eingänge und Ausgänge, die auf die
externen 0V bezogene Spannungsschaltgrenzen haben, um diesen
Spannungsabfall versetzt reagieren, und der darf nicht die Funktion
beeinträchtigen, z.B. dass ein Ausgang auch bei Belastung bei x mA den
Ausgang sicher bis unter y.z V ziehen kann.
Bei Eingängen irrelevant, der Logikstörabstand wird nur besser, sind
aber die Ausgänge vom Chip kritisch, wenn sie andere IC treiben, die
bestimmte niedrige low-Spannungen benötigen, um sicher low zu erkennen.
Sind alle deine Ausgänge nur an LEDs, ist das egal.
Er wird also auch bei mehr Strom funktionieren.
Sebastian Kaulitz schrieb:> Ich habe das nun mit einem Mitarbeitenden geklärt, dass das keine> saubere Lösung ist. Ich wollte mich hier nur vergewissern.
Jemand, der nicht glaubt, dass man die Recommended operating conditions
(NICHT die Maximum Ratings!!!!!) einhalten muss, hat in der
Elektronikentwicklung nichts zu suchen.
Das sag mal deinem Mitarbeitenden direkt ins Gesicht.
Warum gehts nicht kaputt?
Die Maximum Ratings sind umgekehrt definiert: Kleiner als das überlebt
es sicher. Und NICHT: Darüber gehts sicher kaputt.
Und zweitens über den gesamten Temperaturbereich definiert. Probiers mal
bei +125°C Umgebungstemperatur, dann sehen wir weiter ;-)
Sebastian Kaulitz schrieb:> Ich möchte hier nun den gewünschten Maximalstrom einstellen und zeigen,> dass es nicht auf Dauer funktioniert und wie warm der Chip wird.
Das kannst du gar nicht. Allerdings ist die Schaltung mit den LED nach
+5V an sich schon grenzwertig, wenn das IC mit 3.3V betrieben wird.
Erlaubt ist so etwas (Last gegen Spannung > Vcc) nur für open-collector
Ausgänge-
> Mit einem Widerstand 22 Ohm sollte ich die 20mA etwa erreichen.> Aber dann messe ich mit diesem Widerstand wieder ganz andere Werte am> IC-Pin.> Dieser steigt nämlich und die Spannung am Widerstand fällt auf 0.33V.> Fliessen also 0.33V/22Ohm=15mA> Warum bekomme ich das nicht hin, dass genau 20mA fliessen?
Weil du komplett ahnungslos bist? Ein auf L geschalteter Ausgang wirkt
innerhalb bestimmter Grenzen wie ein Widerstand nach GND. Man kann den
Widerstand auch aus den Datenblattangaben überschlagen - wurde weiter
oben gemacht und man kommt auf ca. 50 Ohm. Für eine Überschlagsrechnung
würde man einfach den Gesamt-Vorwiderstand der LED für 5V ausrechnen und
dann auf diesen internen und einen externen Widerstand aufteilen.
Allerdings sind besagte 50 Ohm kein echter ohmscher Widerstand, sondern
in Wirklichkeit die Drain-Source Strecke eines MOSFET. Und der zeigt ein
Abschnürverhalten, wenn der Strom zu groß wird. Als Konsequenz steigt
der rechnerische Wert des Widerstands für größere Ströme wieder. Könnte
man natürlich messen, bringt aber nichts. Denn zum einen ist das
Exemplar-, Hersteller-, Temperatur- und was noch alles -abhängig. Und
zum zweiten bist du mit 20mA pro Pin ohnehin schon außerhalb der
Recommended Operating Conditions.
