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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Belastbarkeit von 4066?


Autor: Jens E. (Gast)
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Hi,

wie belastbar ist eigentlich ein CMOS-IC 4066 (analoger Schalter)?

Die Daten bei Maximum Ratings im Datenblatt:

DC Input Current (any one input) +-10mA

Total Power Dissipation (per package) 200mW

Dissipation per Output Transistor
for Top = Full Package-temperature Range 100 mW

Sehe ich das richtig, dass die +-10 mA sich auf 5 Volt beziehen
(I=P/U -> 0.02=0.1/5) und ich bei z.B. 12 Volt nur 8,3 mA pro
Schalter verwenden darf (0.0083=0.1/12), insgesamt aber nur
zwei Schalter mit 8,3 mA verwenden darf, da bei 12 Volt schon
bei 0.016 mA die 0.2 Watt Total Power Dissipation per package
erreicht sind?

Und wie wirkt sich das auf die Lebensdauer eines 4066 aus, wenn
ich den ständig am oberen Limit betreibe?

Jens E.

Autor: johnny.m (Gast)
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Die Verlustleistung bezieht sich auf die Spannungsabfälle über den
Schaltern und nicht auf die Versorgungsspannung. Du wirst ja nicht 12 V
Spannungsabfall an den einzelnen Schaltern haben (dann kommste nämlich
auch mit den 10 mA pro Eingang nicht mehr hin). Im Datenblatt gibts ne
Tabelle "electrical characteristics", wo u.a. die
Übergangswiderstände der Schalter (R_ON) bei den unterschiedlichen
Betriebsspannungen aufgelistet sind. Die dürften (nach dem mir
vorliegenden Datenblatt von ST, je nach Hersteller kann es da
geringfügige Abweichungen geben, aber die Größenordnung sollte stimmen)
bei 12 V Versorgungsspannung und Raumtemperatur so um die 150 Ohm
liegen. Wenn Du da wirklich 10 mA durchschickst, dann gibt das pro
Schalter 15 mW Verlustleistung. Bei 4 Schaltern also max. 60 mW, was
noch deutlich unter den Maximum Ratings liegt.

Autor: Jens E. (Gast)
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Hi,

danke für Deine Antwort. Ich habe mir die Tabelle angesehen und
verstehe sie auch ungefähr. Aber ich muss da grundsätzlich nochmal
nachhaken =)

Ein Beispiel:

Ich schicke aus einer Batterie 12 Volt durch den Schalter über eine
LED mit Vorwiderstand nach Masse. Der Widerstand im Schalter beträgt
laut Datenblatt-Schätzung ca. 150 Ohm und der Vorwiderstand für die
LED betrüge bei 12 Volt ca. 500 Ohm (LED soll bei 2 Volt leuchten).

Muss ich dann für die LED einen Widerstand von 350 Ohm benutzen,
weil der Schalter selbst nochmal 150 Ohm hat?

Und wie teilt sich dann die Verlustleistung auf? 4,28 Volt fallen
am Schalter ab und 5,72 Volt am Vorwiderstand?

Wären das dann nach P=U*I ca. 0.085 Watt Verlustleistung am Schalter
und ca. 0.114 Watt Verlustleistung am Vorwiderstand? Die 85 mW am
Schalter wären dann ja laut Datenblatt noch ok.

Und wenn ich nun einfach total blöde von + nach - eine Verbindung
durch den Schalter lege (Kurzschluss)? Dann müsste ich doch mit
150 Ohm durch I=U/R -> 0.08=12/150 und P=U*I -> 0.96=12*0.08 auf
fast ein Watt Verlustleistung kommen, was vermutlich das Ende des
4066 wäre?!?

Ich kann Deine Rechnung mit den 15mW Verlustleistung zwar mathematisch
nachvollziehen, aber ich weiß irgendwie nicht, warum Du die Spannung
durch die Stromstärke und den Widerstand berechnet hast und nicht
wie ich im Vorfeld von einer Spannung und einem Widerstand ausgegangen
bist, aus dem dann eine Stromstärke resultiert?!?  Die Spannungsquelle

liefert theoretisch gesehen ja unbegrenzt viel Strom, eben so viel wie
die Schaltung benötigt.
Ich ging in meinem Beispiel von 12 Volt Versorgungsspannung und auch
12 Volt Schaltspannung sowie einem Verbraucher mit definierter
Spannung und Stromstärke aus, da komme ich irgendwie auf andere
Zahlen als Du =) Oder wolltest Du mir mit der Rechnung aufzeigen
wieviel Spannung abfallen darf, damit eine gewisse Verlustleistung
nicht überschritten werden darf?

Jens E.

Autor: Feadi (Gast)
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Was möchtest Du denn schalten? Normalerweise reicht zum schalten ein
Transistor. Der 4066 ist nur dann zu empfehlen wenn der Schalter in
beiden Richtungen durchlässig sein muss, ansonsten ist ein Transistor
die einfachere Wahl.

Gruß, Feadi

Autor: Jens E. (Gast)
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Hi,

ja, mit nem Transistor kann ich das selbstverständlich auch
lösen. Wenn man aber viele Logikpegel per LED sichtbar machen
möchte, wären mir Transistoren aber auch zu umständlich: Der
4066 hat ja schon Logik-Fähige eingänge und Relaisähnliche
Ausgänge. Wenn er genug Strom schalten kann, ist er für mich
der ideale Kandidat, um z.B. 8 verschiedene Logikpegel durch
8 LEDs darzustellen (Nur 2 4066 und 8 Widerstände, im Gegensatz
dazu 8 Transistoren und 16 Widerstände). Das ganze ist meiner
Meinung nach auf Lochraster schneller, sauberer und einfacher
aufzubauen als mit Transistoren.

Oder gibts da spezielle Chips, die besser geeignet sind?

Jens E.

Autor: Feadi (Gast)
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Wie wäre es mit einem 74HC573 für 8 LED's, entspricht der Deinen
Vorstellungen?

Feadi

Autor: DL4MCV (Gast)
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Der 573 ist ein Latch. Ich würde einen 74HC244 8-bit-Bustreiber
verwenden. Oder gleich Low-Current-LED's direkt (Vorwiderstand nicht
vergessen) an die Signalquellen hängen. Die 2 mA werden die doch
abkönnen?

73 Maurice

P.S.: Die Vorwiderstände für die LED's brauchst Du auch beim 4066.

Autor: Feadi (Gast)
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Ja, der 573 ist ein Latch, aber er kann auch LED's treiben. Die
Schaltung soll einfach zu löten sein, daher bietet sich der 573 sehr
gut an, (20 Pins, alle Inputs auf einer Seite, alle Outputs auf der
anderen). Warum würdest Du einen 244 benutzen, dessen Ein- und Ausgänge
links und rechts verteilt liegen?

Feadi

Autor: DL4MCV (Gast)
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Hi Feadi,

hast schon recht...geometrisch ist der 573 einfacher zu handhaben. Der
244 ist komplizierter von der Anordnung her. Kommt halt drauf an, ob
man die Schaltung mit Fädeldraht aufbaut (dann ist's wurscht), oder ob
man ein einseitiges Platinenlayout anstrebt (dann ist der 573 optimal).

Ciao

Maurice

Autor: Jens E. (Gast)
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Hi,

danke für die Tipps, der 573 ist auf jeden Fall sehr gut
geeignet, hat auch die entsprechendene Leistung wie ich
das im Datenblatt gesehen habe. Allerdings muss ich noch
einen Spannungsregler einbauen, da das Ding TTL (5 Volt)
ist. Aber das geht schnell (2 Cs dran und gut) und der
573 ist wirklich übersichtlich aufgebaut, das gefällt mir
gut. =)

Vielen Dank,

Jens E.

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