mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Power consumption des 74HC595


Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

wo im Datenblatt finde ich Werte zum Eigenverbrauch des Chips?
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/74HC595.pdf

: Verschoben durch Moderator
Autor: BastelJochen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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!

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Martin S. (sirnails)
Datum:

Bewertung
-4 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: John D. (drake)
Datum:

Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
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

: Bearbeitet durch User
Autor: Falk B. (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ 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.

Autor: Marc (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Die Verlustleistung hängt bei den C-MOS ICs stark von der Taktfrequenz 
ab.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
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.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Hans schrieb:
> wo im Datenblatt finde ich Werte zum Eigenverbrauch des Chips?
> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/74HC595.pdf

Nirgends.
Der hängt davon ab, wie du den Chip betreibst und was du mit ihm machst.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Martin S. (sirnails)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
4 lesenswert
nicht lesenswert
@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.

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
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?

Autor: Purzel (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Join waitlist - sold out since 2014 ... aeh, ja. Wie lange sollte die 
Ledmatrix an einer 2032 laufen ?

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Gerhard O. (gerhard_)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo, interessant die Tabelle, auch wenn ich ehrlich gesagt mich ohne 
Erfahrung schwer tue das auf meinen Einsatz mit dem 595 zu übertragen. 
Ob 595 oder doch etwas anderes wie der MAX7219 sinnvoller wäre

Autor: m.n. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: x^2 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> etwas anderes wie der MAX7219

Die Brieftasche freut sich ueber den 595.
Der kostet per Stange nur wenige ct.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo, ja das wäre vermutlich das einfachste für Batteriebetrieb, aber 
der Atmega48 hat auch nicht mehr Pins wie der 328P. Oder meintest du 
zusätzlich zum 328P und nur für die Ansteuerung?

Autor: m.n. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: m.n. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier noch ein Schaltungsbeispiel für ATmega48: 
http://mino-elektronik.de/7-Segment-Variationen/LCD.htm#led5
Zwei weitere Transitoren müßten noch für die Erweiterung von 6 auf 8 
Spalten ergänzt werden.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ja ich hatte geschrieben, dass ich noch weitere Pins am Controller 
brauche und deswegen auf ein Shiftregister oä ausweichen muss. Konkret 
brauche ich noch SPI, zwei Taster und einen Ausgang

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Taster müssen zudem am ext. Interrupt eingang liegen, damit ich den 
Controller vom sleep modus aufwecken kann

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: m.n. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: m.n. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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
/*
  Copyright (c) 2014-2015 NicoHood
  See the readme for credit to other people.

  PinChangeInterrupt_TickTock
  Demonstrates how to use the library

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

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

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

  LowPower von rocketscream.com
*/

#include "PinChangeInterrupt.h"
#include "LowPower.h"

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

void setup() {
  // set pin to input with a pullup, led to output
  pinMode(pinBlink, INPUT_PULLUP);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void blinkLed(void) {

}

void loop() {
  // Nothing to do here

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

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(2000);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(2000);
}

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.