Power consumption des 74HC595

Gast #5583802
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Seite 5, ICC (Supply Current).

Diese Angabe ist aber mit Vorsicht zu bewerten, die eigentliche 
Stromaufnahme ist sehr von Frequenz und Lasten abhängig. Oder anderes 
gesagt, bei dieser Angabe macht der IC nichts!
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #5583819
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Hans schrieb:
> wo im Datenblatt finde ich Werte zum Eigenverbrauch des Chips?
Der "Eigenverbrauch" eines CMOS-Bausteins ist letztlich nur sein 
Leckstrom. Und der ist sehr abhängig von der Betreibstemperatur. Bei 
25°C "verbraucht" dieser Baustein z.B. nach dem Datenblatt von 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf gerade mal max. 8µA (im 
Stillstand).
Viel interessanter ist der dynamische Verbauch, der aber nirgends 
angegeben ist, weil er von der Taktfrequenz und stark von der 
Flankensteilheit der Eingangssignale abhängt.

Was viele fälschlicherweise in den "Verbauch" einrechnen, ist der 
Laststrom, den der Baustein z.B. wegen Pullup- oder 
Pulldown-Widerständen zu treiben hat.

> wo im Datenblatt finde ich Werte zum Eigenverbrauch des Chips?
Nur interessehalber: warum fragst du?
#5583822
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Lothar M. schrieb:
> fälschlicherweise in den "Verbauch" einrechnen

Wieso? Wenn ich das IC nur isoliert betrachte, dann natürlich nicht, da 
der Ausgang ja nur ein Transistor ist (der zwar auch einen gewissen 
Leckstrom hat, aber egal).

Es ist doch aber nicht sinnvoll, ein einzelnes IC zu betrachten, sondern 
das Darumherum, das elementar für dessen Funktionsfähigkeit ist.
Gast #5583825
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Lothar M. schrieb:

> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf

> Viel interessanter ist der dynamische Verbauch, der aber nirgends
> angegeben ist, weil er von der Taktfrequenz und stark von der
> Flankensteilheit der Eingangssignale abhängt.

Der ist mit der "Power dissipation capacitance" von 400pF indirekt 
angegeben. Näheres unter:
http://www.ti.com/lit/an/scaa035b/scaa035b.pdf
#5583848
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@ Martin S. (sirnails)

>> fälschlicherweise in den "Verbauch" einrechnen

>Wieso?

Weil der Ausgangs/Laststrom kein Eigenverbrauch ist. Die Energie wird 
nicht im IC umgesetzt. Ist wie bei einem Spannungsregler. Der hat einen 
Eigenverbrauch und einen Ausgangsstrom.

>Es ist doch aber nicht sinnvoll, ein einzelnes IC zu betrachten, sondern
>das Darumherum, das elementar für dessen Funktionsfähigkeit ist.

Nur in Bezug auf den gesamten Stromverbrauch. Wenn ich z.B. einen 
Schaltregler mit 5V/10A Ausgangsstrom habe, so werden die 50W mal sicher 
NICHT IM Schaltregler umgesetzt. Diese "kleine" Unterschied ist nicht 
nur für die Frage der Kühlung entscheidend.
#5583911
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Lothar M. schrieb:
> Viel interessanter ist der dynamische Verbauch, der aber nirgends
> angegeben ist

Das stimmt nicht. C_pd ("Power dissipation capacitance") steht im 
Datenblatt auf der gleichen Seite wie die statische Stromaufnahme. Mehr 
kann der Hersteller nicht spezifizieren, weil er ja nicht weiß, bei 
welcher Betriebsspannung und Frequenz du den IC betreiben wirst.

Die Rechnung P_dyn = C_pd·f·Vcc² ist ja nun nicht so schwer.

PS: Allerdings muß man beachten, daß auch das nur eine Abschätzung ist, 
weil das neben der Taktfrequenz auch von den Daten abhängt. Wenn man 
permanent nur 0en in das Schieberegister eintaktet, muß es weniger 
umschalten (intern wie extern) als wenn es abwechselnd 0 und 1 sieht.
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #5583921
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John D. schrieb:
>> Viel interessanter ist der dynamische Verbauch, der aber nirgends
>> angegeben ist, weil er von der Taktfrequenz und stark von der
>> Flankensteilheit der Eingangssignale abhängt.
> Der ist mit der "Power dissipation capacitance" von 400pF indirekt
> angegeben.
Aber viel mehr als dieser "Ersatzkondensator" vorgaukelt, kann der 
Betriebsstrom ansteigen, wenn die Signalflanken zu flach sind.
Denn bei etwa der halben Betriebsspannung am Eingang (also im 
"verbotenen" Bereich) leiten dann beide FET der Eingangsstufe und es 
fließt ein merklicher Strom von Vcc über diese beiden 
Treibertransistoren nach GND.
Dieser Effekt ist rein statisch und taucht nur in der Form im Datenblatt 
auf, dass die "Input transition rise or fall time" also die Flankendauer 
einen bestimmten Wert (z.B. 500ns bei 4,5V) nicht überschreiten darf.
#5583929
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Falk B. schrieb:
> @ Martin S. (sirnails)
>
>>> fälschlicherweise in den "Verbauch" einrechnen
>
>>Wieso?
>
> Weil der Ausgangs/Laststrom kein Eigenverbrauch ist. Die Energie wird
> nicht im IC umgesetzt. Ist wie bei einem Spannungsregler. Der hat einen
> Eigenverbrauch und einen Ausgangsstrom.

Das ist schon klar. Allerdings werden die Verluste der 
Ausgangstransistoren sehr wohl im IC frei.

>>Es ist doch aber nicht sinnvoll, ein einzelnes IC zu betrachten, sondern
>>das Darumherum, das elementar für dessen Funktionsfähigkeit ist.
>
> Nur in Bezug auf den gesamten Stromverbrauch.

Ja klar. Aber der ist ja auch zumeist die interessante Frage bei 
batteriebetriebenen Geräten.

> Wenn ich z.B. einen
> Schaltregler mit 5V/10A Ausgangsstrom habe, so werden die 50W mal sicher
> NICHT IM Schaltregler umgesetzt. Diese "kleine" Unterschied ist nicht
> nur für die Frage der Kühlung entscheidend.

Nein das nicht, aber der Schaltregler hat dennoch einen signifikanten 
Anteil an der Verlustleistung. Und DIE ist entscheident und hängt ganz 
maßgeblich davon ab, wieviel Strom nach draußen gejagt wird.
Gast #5584296
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Guten Tag,

"Nur interessehalber: warum fragst du?"

Es soll dieses Teil nachgebaut werden, 
(https://www.tindie.com/products/arachnidlabs/minimatrix/) allerdings 
brauche ich noch mehr freie Pins, deshalb der Umweg über zwei 
Shiftregister

Hier wurde es mit zwei Shiftregister realisiert und ich bin am Abwägen, 
ob die Lösung mit den 595 effizienter ist, oder ein MAX7219

https://www.insidegadgets.com/wp-content/uploads/2010/11/schled.png
#5584303
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@Martin S. (sirnails)

>> Weil der Ausgangs/Laststrom kein Eigenverbrauch ist. Die Energie wird
>> nicht im IC umgesetzt. Ist wie bei einem Spannungsregler. Der hat einen
>> Eigenverbrauch und einen Ausgangsstrom.

>Das ist schon klar. Allerdings werden die Verluste der
>Ausgangstransistoren sehr wohl im IC frei.

Das sind aber keine Verluste, die man einfach so ohne Kenntnis der 
Schaltung  mal beziffern kann.

>>>Es ist doch aber nicht sinnvoll, ein einzelnes IC zu betrachten, sondern
>>>das Darumherum, das elementar für dessen Funktionsfähigkeit ist.
>>
>> Nur in Bezug auf den gesamten Stromverbrauch.

>Ja klar. Aber der ist ja auch zumeist die interessante Frage bei
>batteriebetriebenen Geräten.

Nix klar - nicht so in diesem Thread. Denn es wurde nach EIGENverbrauch 
gefragt.
Gast #5584515
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Hans schrieb:
> Es soll dieses Teil nachgebaut werden,
> (https://www.tindie.com/products/arachnidlabs/minimatrix/) allerdings
> ...
> Hier wurde es mit zwei Shiftregister realisiert und ich bin am Abwägen,
> ob die Lösung mit den 595 effizienter ist, oder ein MAX7219

Das, was du da verlinkt hast, ist eine LED Matrix.
Und da machst du dir Sorgen über die Leistung, die der 74HC595 für 
sich selber braucht?
#5584727
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Hans schrieb:
> Hallo,
>
> "Und da machst du dir Sorgen über die Leistung, die der 74HC595 für
> sich selber braucht?"
>
> Ja ich möchte damit einen Kurzzeit-Timer realisieren. Also die meiste
> Zeit ist das Teil im Standby dann

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC74HC595-D.PDF

Auf Seite 4 steht unten in der Tabelle wieviel Strom er braucht:

Bei 6V und bis +25 Grad ist der statische Verbrauch um 4uA. Da durch 
höhere Temperaturen die sogenannten Leckströme ansteigen erhöht sich 
dieser Strom beo +85 Grad ums zehnfache, also 40uA. Je niedriger die 
Temperatur, je weniger statischen Strom braucht er.

Beim Ansteuern erhöht sich der Strom durch die Schaltflanken und 
Umladungen der Gate Kapazitäten. Das kann man kunstvoll ausrechnen 
(Siehe scaa034c.pdf auf Seite 5) oder einfach mit dem Oszi bei der 
vorgegebene Taktrate, Versorgungsspannung und Umgebungstemperatur 
messen.

Um das elektrische Verhalten zu studieren ist es immer nützlich die 
Familie Daten des IC Prozesses zu studieren. Z.B. Wie hier:

https://www.cl.cam.ac.uk/teaching/2003/DigElec/part2-data.pdf
www.ti.com/lit/an/scla011/scla011.pdf
www.ti.com/lit/an/scaa034c/scaa034c.pdf

Also bis 85 Grad kannst Du also rund maximal 80uA beaufschlagen, welches 
bei -40 Grad auf 4uA absinkt.
Gast #5585455
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Bei einer Matrix 30 x 30 mm² ist Multiplex-Ansteuerung sinnvoll. Eine 
kostengünstige und einfache Ansteuerung wäre z.B. mit einem ATmega48 + 8 
x BC327 machbar. Der mittlere Strom einer einzelnen LED käme dabei auf 
rund 3 mA. Das könnte durchaus reichen.
Der Ruhestrom der gesamten Schaltung käme auf ca. 1 µA.
Gast #5585476
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Die Schaltung des 328 ist mir nicht bekannt. Habe ich sie irgendwo 
übersehen?
Da der ..48 der kleine Bruder des ..328 ist, könnte der ..328 auch alles 
erledigen.

x^2 schrieb:
> Die Brieftasche freut sich ueber den 595.
> Der kostet per Stange nur wenige ct.

Wäre ja eine Überlegung wert. Aber in diesem Fall ist eine Matrix 
einfacher für's Multiplexen zu verdrahten. 64 einzelne Strippen von 8 x 
595 ist etwas ungeschickt. Sofern nur ein 595 benutzt werden soll, ist 
er mit max. 75 mA nicht so kräftig wie ein ATmega (max. 200 mA über GND 
bzw. VCC).

Ergänzung: ich habe gerade die Schaltung mit 2 x 595 + 1 x ULN2803 
entdeckt. Bei Widerständen für die Strombegrenzung von 220 Ohm ist der 
Strom jeder LED so gering, daß auch ein ATmega... das locker schafft.
Wenn es richtig hell werden soll, können die Widerstände auch auf 82 Ohm 
reduziert werden.
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #5585552
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Hans schrieb:
> Die Taster müssen zudem am ext. Interrupt eingang liegen, damit ich den
> Controller vom sleep modus aufwecken kann
Da ist nicht zwingend ein Interrupt nötig: hier läuft seit 5 Jahren ein 
Kurzzeittimer mit einer 1220er Knopfzelle. Der wacht pro Sekunde per 
Watchdog 3 mal aus dem Schlaf auf und fragt die beiden Taster ab.
Aber wenn der Timer läuft, dann muß er nicht eine ganze Lichtorgel 
ansteuern, sondern nur 4 LEDs und einem Summer.
Gast #5585559
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Hans schrieb:
> Konkret
> brauche ich noch SPI, zwei Taster und einen Ausgang

Da sind doch noch genug Pins frei. Aufwecken geht auch mit PCINT und 
damit mit fast jedem Pin.

Lothar M. schrieb:
> Da ist nicht zwingend ein Interrupt nötig: hier läuft seit 5 Jahren ein
> Kurzzeittimer mit einer 1220er Knopfzelle.

Hält die solange? Deine Schaltung wird schlafend geschätzt 5 µA 
brauchen.
Gast #5585628
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Ach das klingt interessant, dass das solange geht mit der Knopfzelle. 
Den Atmega328P bekommt man ja im sleep Modus unter ein µA.

Mh Ok, ich dachte, dass dass nür über zwei Pins geht, weil das hier 
beschrieben ist
https://www.gammon.com.au/forum/?id=11497


Waking from sleep with a signal

Another way of waking from sleep is to detect a logic level change on an 
interrupt pin (D2 or D3 on the Arduino). These are processor pins 4 and 
5 on the actual Atmega328 chip.

Any interrupt will wake the processor, as this sketch demonstrates. When 
asleep it uses 0.15 µA of current.
Gast #5586013
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Hans schrieb:
> Ach das klingt interessant, dass das solange geht mit der Knopfzelle.

Wenn man nachrechnet und eine Stromaufnahme mit aktivem Watchdog lt. 
Datenblatt von 3,5 - 4 µA @ 3 V annimmt, kommt man mit einer 35 mAh 
Batterie auf rund ein Jahr. Die Stromaufnahme im aktiven Zustand ist 
dabei noch nicht berücksichtigt.
Auf fünf Jahre kommt man demnach, wenn man jedes Jahr die Batterie 
wechselt oder gleich eine CR2032 einsetzt.

Hans schrieb:
> Any interrupt will wake the processor, as this sketch demonstrates. When
> asleep it uses 0.15 µA of current.

Geringer Schmutz, ein bißchen Luftfeuchtigkeit oder höhere Temperatur 
machen diesen Traum schnell zunichte. Rechne besser mit < 1 µA. Das ist 
schon ein guter Wert.
Gast #5586207
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Hallo,

das ist ja verrückt mit den PCINT. Jetzt benutze ich den 328P schon >5 
Jahre und ging davon aus, dass man ihn nur mit 2,3 aufwecken kann.

Habe die library von NicoHood PinChangeInterrupt mit der LowPower von 
rocketscream.com kombiniert und funktioniert wunderbar
1
/*
2
  Copyright (c) 2014-2015 NicoHood
3
  See the readme for credit to other people.
4

5
  PinChangeInterrupt_TickTock
6
  Demonstrates how to use the library
7

8
  Connect a button/cable to pin 7 and ground.
9
  The Led state will change if the pin state does.
10

11
  PinChangeInterrupts are different than normal Interrupts.
12
  See readme for more information.
13
  Dont use Serial or delay inside interrupts!
14
  This library is not compatible with SoftSerial.
15

16
  The following pins are usable for PinChangeInterrupt:
17
  Arduino Uno/Nano/Mini: All pins are usable
18
  Arduino Mega: 10, 11, 12, 13, 50, 51, 52, 53, A8 (62), A9 (63), A10 (64),
19
              A11 (65), A12 (66), A13 (67), A14 (68), A15 (69)
20
  Arduino Leonardo/Micro: 8, 9, 10, 11, 14 (MISO), 15 (SCK), 16 (MOSI)
21
  HoodLoader2: All (broken out 1-7) pins are usable
22
  Attiny 24/44/84: All pins are usable
23
  Attiny 25/45/85: All pins are usable
24
  Attiny 13: All pins are usable
25
  Attiny 441/841: All pins are usable
26
  ATmega644P/ATmega1284P: All pins are usable
27

28
  LowPower von rocketscream.com
29
*/
30

31
#include "PinChangeInterrupt.h"
32
#include "LowPower.h"
33

34
// Choose a valid PinChangeInterrupt pin of your Arduino board
35
#define pinBlink 7
36

37
void setup() {
38
  // set pin to input with a pullup, led to output
39
  pinMode(pinBlink, INPUT_PULLUP);
40
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
41
}
42

43
void blinkLed(void) {
44

45
}
46

47
void loop() {
48
  // Nothing to do here
49

50
  // Attach the new PinChangeInterrupt and enable event function below
51
  attachPCINT(digitalPinToPCINT(pinBlink), blinkLed, CHANGE);
52
  LowPower.powerDown(SLEEP_FOREVER, ADC_OFF, BOD_OFF);
53
  detachPCINT(digitalPinToPCINT(pinBlink));
54

55
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
56
  delay(2000);
57
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
58
  delay(2000);
59
}

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