Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Open Drain/Collector an µC mit Pull-up Widerstand -> 0 Ohm


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von jojo (Gast)


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Hallo zusammen,

Ein Open Drain Ausgang ist erstmal ein Konstrukt, das nur gegen GND 
aktiv ziehen kann, dann, wenn der Transistor eingeschaltet ist. Ist er 
aus, so wird der Ausgang über einen mehr oder minder starken Pull-Up auf 
VDD gezogen. Starker Pull-up = kleiner Widerstand und andersherum.

Beim Herunterziehen auf GND werden zuerst etwaige Kapazitäten am Ausgang 
über den MOSFET transient entladen, danach fließt ein konstanter Strom, 
definiert über den Pull-Up Widerstand, ebenfalls durch den MOSFET.

Beim Ausschalten des MOSFET wird der Ausgang wieder (Zeitverhalten je 
nach Größe des Widerstandes und der Kapazität) über den Pull-up Zweig 
geladen, es fließt noch kurz Strom, nach dem Aufladen der 
Ausgangskapazität dann nix mehr (es sei denn, der Ausgang zieht 
dauerhaft Strom, das sei hier mal nicht angenommen).

Diese Erläuterung ist soweit korrekt?

Insgesamt wirft das dann ein paar Fragen auf:

1. Ist die Kapazität am Ausgang groß genug, kann beim Ziehen auf GND 
durchaus ein größerer Strom durch den MOSFET und seinen RdsOn fließen 
als im statischen Fall und damit potenziell den MOSFET zerstören, 
korrekt?
2. Je kleiner der PU-Widerstand wird, desto mehr Strom fließt von VDD 
Richtung GND beim Einschalten des MOSFETs. Und zwar durch den MOSFET. 
Wird der PU zu 0 Ohm, so hat man quasi einen Kurzschluss zwischen VDD 
und GND, lediglich begrenzt durch RdsOn und zerstört damit potenziell 
den MOSFET, korrekt?
3. Empfiehlt also ein Hersteller, dass ein µC GPIO nicht mehr als z.B. 
20 mA senken kann, bedeutet das, dass der RdsOn des GPIO MOSFETS bei 3.3 
V dann 3.3 V/20 mA = 165 Ohm beträgt? Oder bedeutet es, dass man 
aufpassen muss, auf jeden Fall den Strom durch einen externen Widerstand 
so zu begrenzen, das maximal 20 mA fließen können? Woher kommt dann 
die Strombegrenzung?
4. Wenn 2. stimmt, wieso könnte dann ein Hersteller empfohlen haben, 
nicht benutzte I2C Pinne eines Sensors auf VDD, anstatt auf GND zu 
legen, obwohl dann Kurzschlussgefahr besteht? Die Argumentation war 
sogar, dass dadurch Strom gespart werden könnte. Warum?
5. Starke vs schwache Pull-Ups: wo ist der Break-even? Sobald der MOSFET 
es nicht mehr schafft, genug Strom Richtung GND zu ziehen (?), und somit 
der Pegel immer high bleibt?
6. Dass ein GPIO einen Strom treiben oder senken kann und dieser "aus 
dem µC" kommt ist ja dann eigentlich eine falsche Vorstellung. Es kann 
nur viel Strom gegen GND abgeleitet werden (im OD Falle) oder halt 
zusätzlich aus VDD "entnommen" werden (Push-Pull Ausgang). In beiden 
Fällen fließt der Strom durch einen MOSFET und der maximale Strom ist 
nur begrenzt durch die Gründe in Frage 3. und ggf. noch von der 
Spannungsquelle und der GND Anbindung etc, aber das ignorieren wir mal 
;)

Würde mich freuen, wenn ihr hier ein paar Kommentare für mich hättet. 
Frage 4. war eigentlich der Grund, mich mit den Ausgangstypen an ICs zu 
beschäftigen (bin eigentlich Softwerker) und bin damit auf die anderen 
Fragen gestoßen.

Danke :)

von foobar (Gast)


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> 3. Empfiehlt also ein Hersteller, dass ein µC GPIO nicht mehr als z.B.
> 20 mA senken kann, bedeutet das, dass der RdsOn des GPIO MOSFETS bei 3.3
> V dann 3.3 V/20 mA = 165 Ohm beträgt?

Falsche Spannung in der Rechnung.

Ein Low-Signal muss unter einer bestimmten Spannung bleiben, damit es 
als Low gilt (z.B. max 0.4V).  Bei gegebenem RdsOn kann man dann 
ausrechnen, welcher maximale Strom fließen darf - wenn er höher wird, 
steigt die Spannung zu weit an.  Zusätzlich werden die Verluste im 
MOSFET höher und irgendwann wird er zu heiß.  Das sind die zwei 
Hauptpunkte, die die Strombelastbarkeit bestimmen.  Analog das ganze für 
High.

(Keine Zeit mehr - den Rest dürfen andere beantworten :-)

von Stefan F. (stefanus)


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jojo schrieb:
> Diese Erläuterung ist soweit korrekt?

Wenn du "Ausgang" durch "Eingang" ersetzt, dann ja.

1) Im Prinzip ja, praktisch eher nicht. Denn Eingangskapazitäten von 
Mikrochips liegen üblicherweise im Bereich einstelliger pF.

2) Ja

3) Ist nicht ganz so einfach festzulegen. Erstmal muss man unterscheiden 
zwischen

a) dem maximal zulässigen Strom, bei dem noch gültige Logikpegel 
zustande kommen. Überschreitest du ihn, hast du zu viel Spannungsabfall 
im IC. Dieser hängt erheblich von der Versorgungsspannung ab. Je höher 
sie ist, umso mehr Strom kann ein Ausgang liefern.

b) dem maximal zulässigen Strom, bei dem das IC noch nicht kaputt geht. 
Da dies eine thermische Frage ist, kommt es stark darauf an, wie hoch 
benachbarte Sektionen auf dem Chip belastet sind. Manchmal gibt es dazu 
Angaben im Datenblatt. Meisten unterschieden sie nur zwischen maximalem 
Strom pro Pin und maximalem Strom insgesamt. Auf jeden Fall hängt die 
maximale Belastbarkeit sehr stark von der Kühlung ab.

> Woher kommt dann die Strombegrenzung?

Die Spannung zwischen Gate und Source bestimmt, wie viel Strom der 
MOSFET fließen lässt. Das Ganze hängt vom Modell, Materialstreuungen, 
und Temperatur ab.

Siehe http://stefanfrings.de/transistoren/index.html#steuerspannung

4) Beim I²C Bus ist HIGH der Ruhepegel und die Pins aller Busteilnehmer 
sind Eingänge. Der Master sendet nur dann etwas, wenn du es ihm per 
Programm befiehlst. Und die Slaves antworten nur dann, wenn sie vom 
Master dazu befohlen wurden.

Wenn du die beiden Leitungen ständig auf LOW ziehen würdest, würde 
ständig Strom durch die Pull-Up Widerstande des Busses fließen, falls 
vorhanden.

5) Du findest in jedem Datenblatt von Digitalen Mikrochips klare 
Angaben, welche Spannungen für HIGH und LOW gültig sind. Wenn du 
Ausgänge zu stark belastet fällt in den Transistoren im IC zu viel 
Spannung ab, so dass die Pegel ungültig werden.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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jojo schrieb:

> Ein Open Drain Ausgang ist erstmal ein Konstrukt, das nur gegen GND
> aktiv ziehen kann, dann, wenn der Transistor eingeschaltet ist. Ist er
> aus, so wird der Ausgang über einen mehr oder minder starken Pull-Up auf
> VDD gezogen.

Kann auf Vcc gezogen werden. Der Pullup ist optional und idR. extern 
anzubringen. Wenn er intern ist, muß er zumindest eingeschaltet werden.

Allerdings kann ein open-drain (bzw. open-collector) Ausgang auch mit 
einem p-FET (bzw. pnp) gegen Vcc realisiert sein. Im Automatisierungs- 
techniker-Slang heißt das dann pnp-Ausgang (im Gegensatz zu 
npn-Ausgang).

> Beim Ausschalten des MOSFET wird der Ausgang wieder (Zeitverhalten je
> nach Größe des Widerstandes und der Kapazität) über den Pull-up Zweig
> geladen, es fließt noch kurz Strom, nach dem Aufladen der
> Ausgangskapazität dann nix mehr

> Diese Erläuterung ist soweit korrekt?

Im wesentlichen ja.

> Insgesamt wirft das dann ein paar Fragen auf:
>
> 1. Ist die Kapazität am Ausgang groß genug, kann beim Ziehen auf GND
> durchaus ein größerer Strom durch den MOSFET und seinen RdsOn fließen
> als im statischen Fall und damit potenziell den MOSFET zerstören,
> korrekt?

Selten. Bzw. nur bei unrealistisch großer Kapazität. Der R_ds_on eines 
integrierten FET ist recht hoch. Z.B. für die AVR µC in der 
Größenordnung von 30Ω bei 5V Versorgung. Bei 3.3V eher 50Ω.

> 2. Je kleiner der PU-Widerstand wird, desto mehr Strom fließt von VDD
> Richtung GND beim Einschalten des MOSFETs. Und zwar durch den MOSFET.
> Wird der PU zu 0 Ohm, so hat man quasi einen Kurzschluss

Ein Pullup von 0Ω ist nicht mal mehr ein Schaltungsfehler. So etwas 
macht man genauso wenig wie einen mehrere 100µF großen Kondensator an 
einen open-drain Ausgang zu schalten.

> 3. Empfiehlt also ein Hersteller, dass ein µC GPIO nicht mehr als z.B.
> 20 mA senken kann, bedeutet das, dass der RdsOn des GPIO MOSFETS bei 3.3
> V dann 3.3 V/20 mA = 165 Ohm beträgt?

Nein.

> Oder bedeutet es, dass man
> aufpassen muss, auf jeden Fall den Strom durch einen externen Widerstand
> so zu begrenzen, das maximal 20 mA fließen können?

Auch nicht. Es ist ein thermisches Limit. I_out² × R_ds_on ergibt die 
Verlustleistung im MOSFET. Und die ist begrenzt. Allerdings gilt der 
Wert im Datenblatt für Dauerstrom. Kurzfristig kann (muß) man das Limit 
überziehen. Und wenn es nur ein Ausgang ist (und nicht etwa 8) dann kann 
man kurzfristig (also für ein paar µs, nicht Sekunden!) auch deutlich 
mehr Strom ziehen.

Man beachte auch, bei welchen Bedingungen der maximale Strom genannt 
ist. Oft geht es um den maximal entnehmbaren Strom, bei dem noch 
korrekte Logikpegel erreicht werden.

(Warum "muß" man das Limit überziehen? Jeder Pin einen Bauteils hat eine 
parasitäre Kapazität, sogar wenn nichts angeschlossen ist. Wenn der Pin 
von H auf L wechselt, fließt kurzzeitig ein Strom, der nur durch R_ds_on 
begrenzt wird.)

> 4. Wenn 2. stimmt, wieso könnte dann ein Hersteller empfohlen haben,
> nicht benutzte I2C Pinne eines Sensors auf VDD, anstatt auf GND zu
> legen, obwohl dann Kurzschlussgefahr besteht?

Ein I²C Slave hat beide Bus-Leitungen hochohmig, bis er eine 
Busaktivität erkennt, die seine Adresse enthält. Was bei ungenutzten 
Pins nicht passieren wird. Man kann die Pins also auf Vcc legen. Strom 
wird man damit allerdings nicht sparen.

> 5. Starke vs schwache Pull-Ups: wo ist der Break-even?

Die wahre Begrenzung ist durch die (parasitäre) Kapazität an der 
Leitung. Die bildet mit dem Pullup einen Tiefpaß und verzögert, verzerrt 
und dämpft das Nutzsignal. Man macht den Pullup niederohmig genug, daß 
es noch klappt. Und nicht niederohmiger.

> 6. Dass ein GPIO einen Strom treiben oder senken kann und dieser "aus
> dem µC" kommt ist ja dann eigentlich eine falsche Vorstellung.

Ist es nicht. GND und Vcc des µC-Chips sind auch über Bonddrähte 
angeschlossen. Die sind dünn und haben auch einen gewissen Widerstand. 
Deswegen gibt es auch ein Limit für den gesamten aus den Ausgängen des 
µC gelieferten bwz. gesinkten Strom.

von jojo (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für die aufschlussreichen Antworten. Ich gehe auf 
einzelne Aspekte jetzt mal ein, denke viele meiner Fragen haben sich 
aber im Grunde schon gelöst :)

Axel S. schrieb:
>> 6. Dass ein GPIO einen Strom treiben oder senken kann und dieser "aus
>> dem µC" kommt ist ja dann eigentlich eine falsche Vorstellung.
>
> Ist es nicht. GND und Vcc des µC-Chips sind auch über Bonddrähte
> angeschlossen. Die sind dünn und haben auch einen gewissen Widerstand.
> Deswegen gibt es auch ein Limit für den gesamten aus den Ausgängen des
> µC gelieferten bwz. gesinkten Strom.

Im Falle eines OD-Ausgangs sind doch GND und VCC extern (wenn nicht ein 
interner PU verwendet wird) und somit ist der Maximalstrom doch rein von 
der Niederohmigkeit der VCC-Quelle und etwaigen (von mir aus komplexen, 
inkl. Rdson) Widerständen auf dem Weg nach GND begrenzt, oder? Bei 
anderen Ausgangstypen gilt das dann u.U. nicht mehr.

Axel S. schrieb:
> Ein I²C Slave hat beide Bus-Leitungen hochohmig, bis er eine
> Busaktivität erkennt, die seine Adresse enthält. Was bei ungenutzten
> Pins nicht passieren wird.

und

Stefan F. schrieb:
> 4) Beim I²C Bus ist HIGH der Ruhepegel und die Pins aller Busteilnehmer
> sind Eingänge. Der Master sendet nur dann etwas, wenn du es ihm per
> Programm befiehlst. Und die Slaves antworten nur dann, wenn sie vom
> Master dazu befohlen wurden.

Ich denke, der Punkt ist, dass die Pinne tatsächlich nicht auf low 
gehen, solange man dem Sensor nichts über den Bus schickt, da wäre ich 
nicht 100% von ausgegangen, dass dies auch bei Power-Up des Sensors 
garantiert ist. Aber muss es, sonst hätte man den zuvor erwähnten 
(nahezu-) Kurzschluss zwischen VCC und GND und ein entsprechender Strom 
würde fließen, der evtl den MOSFET zerstört, richtig?

> Man kann die Pins also auf Vcc legen. Strom
> wird man damit allerdings nicht sparen.

Genau das behauptet aber der Hersteller, siehe angehängtes Bild. Und es 
wurde uns von einem FAE kürzlich nochmal bestätigt. Woran könnte das 
liegen?

Danke euch!

von foobar (Gast)


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> Genau das behauptet aber der Hersteller, siehe angehängtes Bild.

SCx/SDx (Pin 2 und 3) sind nicht die I²C-Leitungen!  Im Mode 1 sind die 
unbenutzt, dürfen aber nicht floaten.  Die I²C-Leitungen sind SCL/SDA 
(Pin 13 und 14).

von Michael B. (laberkopp)


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jojo schrieb:
> 1.

Theoretisch. Je nach Ansteuerspannung begrenzen die MOSFETs aber von 
selbst den durchfliessenden Strom (Abschnüreffekt).

> 2.

Ja.

> Empfiehlt also ein Hersteller, dass ein µC GPIO nicht mehr als z.B. 20
> mA senken kann, bedeutet das, dass der RdsOn des GPIO MOSFETS bei 3.3 V
> dann 3.3 V/20 mA = 165 Ohm beträgt?

Nein. Normal sagt man, bei 20mA ist die Spannung immer noch unter 0.8V, 
also 40 Ohm max.

> Oder bedeutet es, dass man aufpassen
> muss, auf jeden Fall den Strom durch einen externen Widerstand so zu
> begrenzen, das maximal 20 mA fließen können?

Ja.

> Woher kommt dann die
> Strombegrenzung?

Von dir.

> Wenn 2. stimmt, wieso könnte dann ein Hersteller empfohlen haben, nicht
> benutzte I2C Pinne eines Sensors auf VDD, anstatt auf GND zu legen,
> obwohl dann Kurzschlussgefahr besteht? Die Argumentation war sogar, dass
> dadurch Strom gespart werden könnte. Warum?

Kein Strom durch pull ups, und so lange das IC nicht sendet, sondern die 
Pins nur als Eingang arbeiten, ok.

> Starke vs schwache Pull-Ups: wo ist der Break-even? Sobald der MOSFET es
> nicht mehr schafft, genug Strom Richtung GND zu ziehen (?), und somit
> der Pegel immer high bleibt?

Das war dann zu viel. Normalerweise nimmt man 'ausreichend' und das 
bestimmt sich durch die benötigte Schaltgeschwindigkeit (Umladung 
Kapazität am Ausgang) durch den pull up. Je schneller es sein muss, je 
niederohmiger, je leistungsfressender, und wenn low nicht mehr unter 
0.8V kommt, wird der Zustand nur noch unzureichend erkannt, also 
Fehlverhalten.

> Dass ein GPIO einen Strom treiben oder senken kann und dieser "aus dem
> µC" kommt ist ja dann eigentlich eine falsche Vorstellung. Es kann nur
> viel Strom gegen GND abgeleitet werden (im OD Falle) oder halt
> zusätzlich aus VDD "entnommen" werden (Push-Pull Ausgang). In beiden
> Fällen fließt der Strom durch einen MOSFET und der maximale Strom ist
> nur begrenzt durch die Gründe in Frage 3. und ggf. noch von der
> Spannungsquelle und der GND Anbindung etc, aber das ignorieren wir mal
> ;)

Na ja.

Ein GPIO Ausgang der garantiert 20mA schafft und dabei immer noch unter 
0.8V für low bzw. ausreichend für high bleibt, wird irgendwo (je nach 
Exemplar, Temperatur, Betriebsspannung) bei 40mA abschnüren, also von 
selbst den Strom begrenzen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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jojo schrieb:
>
> Axel S. schrieb:
>>> 6. Dass ein GPIO einen Strom treiben oder senken kann und dieser "aus
>>> dem µC" kommt ist ja dann eigentlich eine falsche Vorstellung.
>>
>> Ist es nicht. GND und Vcc des µC-Chips sind auch über Bonddrähte
>> angeschlossen. Die sind dünn und haben auch einen gewissen Widerstand.
>> Deswegen gibt es auch ein Limit für den gesamten aus den Ausgängen des
>> µC gelieferten bwz. gesinkten Strom.
>
> Im Falle eines OD-Ausgangs sind doch GND und VCC extern

Bahnhof. GND und Vcc sind immer extern.

> somit ist der Maximalstrom doch rein von
> der Niederohmigkeit der VCC-Quelle und etwaigen
> Widerständen auf dem Weg nach GND begrenzt, oder?

Ja. Und vom open-drain Ausgang geht der Strompfad zwingend über den 
GND-Bonddraht des Halbleiterchips (und natürlich auch über den n-FET und 
die Metallisierungslage).

>> Man kann die Pins also auf Vcc legen. Strom
>> wird man damit allerdings nicht sparen.
>
> Genau das behauptet aber der Hersteller, siehe angehängtes Bild.

Nein. Natürlich nicht. Er sagt, daß die Pins nicht floaten dürfen. 
Genutzte ebenso wie ungenutzte I²C Pins kriegen aber einen externen 
Pullup. Dadurch floaten sie nicht.

von jojo (Gast)


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foobar schrieb:
>> Genau das behauptet aber der Hersteller, siehe angehängtes Bild.
>
> SCx/SDx (Pin 2 und 3) sind nicht die I²C-Leitungen!  Im Mode 1 sind die
> unbenutzt, dürfen aber nicht floaten.  Die I²C-Leitungen sind SCL/SDA
> (Pin 13 und 14).

Doch, die beiden Pinne sind auch I2C Leitungen. Zum Anschluss weiterer 
Sensoren über I2C, wobei der Sensor dann die Rolle des Masters 
übernimmt.

Und sie dürfen nicht floaten, das stimmt. In dem nächsten Satz unter dem 
Markierten wird aber empfohlen, die Pinne aus Gründen der power 
consumption an VDD zu heften.

Dennoch ein guter Hinweis, dass dies nicht die primären I2C Pinne sind

Michael B. schrieb:
> Viel Erklärung

Danke dir, das passt mit meiner Vorstellung zusammen :)

Axel S. schrieb:
> Bahnhof. GND und Vcc sind immer extern.

Extern im Sinne von "außerhalb des packages" angeschlossen, also via VDD 
Plane über einen Pullup Widerstand durch den MOSFET richtung GND Plane. 
Aber du hast natürlich Recht, der Strom fließt durch die Bond Drähte.

Axel S. schrieb:
> Nein. Natürlich nicht. Er sagt, daß die Pins nicht floaten dürfen.
> Genutzte ebenso wie ungenutzte I²C Pins kriegen aber einen externen
> Pullup. Dadurch floaten sie nicht.

Doch. Lies nochmal den Text. Er sagt, dass sie nicht floaten dürfen, 
vollkommen korrekt. Empfiehlt dann aber, die Pinne auf VDD zu legen.

Danke euch!

von Axel S. (a-za-z0-9)


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jojo schrieb:
>
> Axel S. schrieb:
>> Nein. Natürlich nicht. Er sagt, daß die Pins nicht floaten dürfen.
>> Genutzte ebenso wie ungenutzte I²C Pins kriegen aber einen externen
>> Pullup. Dadurch floaten sie nicht.
>
> Doch. Lies nochmal den Text. Er sagt, dass sie nicht floaten dürfen,
> vollkommen korrekt. Empfiehlt dann aber, die Pinne auf VDD zu legen.

Sinnentnehmendes Lesen ist nicht deine Stärke. Wichtig ist, daß die Pins 
nicht floaten. Ob direkt an Vcc (geht natürlich nur bei ungenutzten 
Pins) oder über Pullup an Vcc ist vollkommen egal und macht in der 
Stromaufnahme keinen Unterschied.

von jojo (Gast)


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Nicht floaten heißt genauso gut, dass sie auf GND gelegt werden könne, 
steht auch so im Datenblatt - es geht beides.

Als Beispiel: https://www.st.com/resource/en/datasheet/lsm6dsl.pdf Seite 
44.

Hier in der Diskussion geht es lediglich noch darum, ob Strom gespart 
werden kann, wenn die Pinne (egal ob mit oder ohne Pullup Widerstand) an 
VCC gelegt werden.

Du sagtest das:

Axel S. schrieb:
> Man kann die Pins also auf Vcc legen. Strom
> wird man damit allerdings nicht sparen.

Und der Hersteller sagt: doch, kann man. Und ich frage mich, warum. Ist 
das rein durch den OD Ein-/Ausgang erklärbar, oder hat das einfach 
interne Gründe beim Power-up des Sensors, die wir nicht wissen können?

Hintergrund ist, dass der Sensor tatsächlich bei Power-up mehr als 25 mA 
über einen Zeitraum von ca. 2 ms zieht, was die Versorgung einbrechen 
lässt. Bevor ich dieses Problem ansprechen wollte, musste ich aber 
erstmal die OD Verständnisprobleme klären.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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jojo schrieb:
> Hier in der Diskussion geht es lediglich noch darum, ob Strom gespart
> werden kann, wenn die Pinne (egal ob mit oder ohne Pullup Widerstand) an
> VCC gelegt werden.
Eines vorneweg: die Mehrzahl von Pin ist Pins.
Eine Pinne wird anderweitig verwendet:
https://de.wikipedia.org/wiki/Pinne

> hat das einfach interne Gründe beim Power-up des Sensors, die wir nicht
> wissen können?
Genau das ist es. Allein der Hersteller weiß das, weil nur der den 
Aufbau seines eigenen Pintreibers und dessen Abbild im Silizium ganz 
genau kennt.

Der zweite Grund ist der, dass man bei manchen Pins per Software einen 
Pullup aktivieren kann. Wenn man das nun (fehlerhafterweise) tut oder 
bei den Pins 10 und 11 vergisst, den Pullup auszuschalten und die Pins 
an GND angeschlossen hat, dann fließt unnötig Strom.

Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Hinweise im Datenblatt zu 
beachten.

> dass der Sensor tatsächlich bei Power-up mehr als 25 mA über einen
> Zeitraum von ca. 2 ms zieht
In welcher Schaltung? "Zieht" allein der Sensor an sich diesen Strom 
oder ist da noch eine Zusatzbeschaltung mit dabei, die beim "Ziehen" 
mitwirkt?

: Bearbeitet durch Moderator
von W.S. (Gast)


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jojo schrieb:
> (bin eigentlich Softwerker)

Ja, das merkt man. Wie z.B. kommst du auf den Hochzieh-Widerstand? 
Natürlich kann man sowas vorsehen, aber es hat mit dem eigentlichen 
Ausgang (offener Kollektor) nichts zu tun. Und das Überlasten eines 
Ausgangs (egal ob OC oder nicht) durch einen Kondensator ist ein fast 
alltägliches Ärgernis, gerade beim Ansteuern eines FETs ohne einen 
geeigneten Gate-Treiber. Dabei sind deine Annahmen alle nicht richtig. 
Man kann mit sowas den treibenden Ausgang kaputt kriegen, einem 
nachgeschalteten FET macht das dabei nix aus. Der hat halt seine 
Kapazität zwischen Gate und Source - vom Miller-Effekt über die 
Gate-Drain Kapazität wollen wir hier erstmal nicht viel reden. Die sorgt 
allerdings dafür, daß die Spannung zwischen Drain und Source länger als 
bei korrektem Treiben des Gates im verbotenen Bereich (außerhalb vom 
SOA) verbleibt und damit der FET aufgeheizt wird. Das hat mit dem Rdson 
nix zu tun, der FET ist da längst raus und irgendwo zwischen Ein- und 
Ausgeschaltet.

W.S.

von jojo (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Eines vorneweg: die Mehrzahl von Pin ist Pins.
> Eine Pinne wird anderweitig verwendet:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Pinne

Thx :)

Lothar M. schrieb:
> Genau das ist es. Allein der Hersteller weiß das, weil nur der den
> Aufbau seines eigenen Pintreibers und dessen Abbild im Silizium ganz
> genau kennt.
>
> Der zweite Grund ist der, dass man bei manchen Pins per Software einen
> Pullup aktivieren kann. Wenn man das nun (fehlerhafterweise) tut oder
> bei den Pins 10 und 11 vergisst, den Pullup auszuschalten und die Pins
> an GND angeschlossen hat, dann fließt unnötig Strom.
>
Gute Hinweise, danke.

> Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Hinweise im Datenblatt zu
> beachten.

Das ist sowieso sinnvoll und wir machen das auch wo immer es angegeben 
ist. In dem konkreten Fall steht dort aber, dass die Pins auf VCC oder 
GND gelegt werden dürfen (ein PU ist nicht in der schematic 
eingezeichnet, tut aber natürlich auch nicht weh). Wir sind erst durch 
die Aussage eines FAEs darauf hingewiesen worden, dass wir die Pins an 
VCC hängen sollen und nicht nach GND, eben um während des Power Ups 
Strom zu sparen. Das steht nicht im Datenblatt des konkret verwendeten 
Sensors, wohl aber in einem Datenblatt eines ähnlichen Sensors, wie wir 
später fanden.

Lothar M. schrieb:
>> dass der Sensor tatsächlich bei Power-up mehr als 25 mA über einen
>> Zeitraum von ca. 2 ms zieht
> In welcher Schaltung? "Zieht" allein der Sensor an sich diesen Strom
> oder ist da noch eine Zusatzbeschaltung mit dabei, die beim "Ziehen"
> mitwirkt?

Darf ich leider nicht zeigen und war eigentlich auch nicht Sinn des 
Threads hier. Es ist aber der Sensor selbst und es passiert bei einer 
bestimmten Einschaltreihenfolge der zwei (VDD und VDD_IO) 
Versorgungspins; da sind wir aber mit dem Support in Diskussion.
In diesem Zusammenhang ist jedoch herausgekommen, dass eben empfohlen 
wird, die Pins im Layout auf VCC zu ziehen.

W.S. schrieb:
> Ja, das merkt man. Wie z.B. kommst du auf den Hochzieh-Widerstand?
Weil die in Kombination mit OD Ein-/Ausgängen häufig auftauchen und ich 
auch davon ausging, dass die SDx Pins (die ich ja mit den regulären I2C 
Anschlüssen verwechselt habe) eben OD sind. Und ich fragte mich, ob man 
die überhaupt direkt an VCC anschließen darf und was dann passiert. Eben 
jene Fragen wurden hier beantwortet.

> Natürlich kann man sowas vorsehen, aber es hat mit dem eigentlichen
> Ausgang (offener Kollektor) nichts zu tun. Und das Überlasten eines
> Ausgangs (egal ob OC oder nicht) durch einen Kondensator ist ein fast
> alltägliches Ärgernis, gerade beim Ansteuern eines FETs ohne einen
> geeigneten Gate-Treiber.
>
> Dabei sind deine Annahmen alle nicht richtig.

Schade, wurden oben aber bestätigt. Was ist falsch?

> Man kann mit sowas den treibenden Ausgang kaputt kriegen, einem
> nachgeschalteten FET macht das dabei nix aus.

Die zu treibende Kapazität war ein Beispiel, um mir transiente Effekte 
zu veranschaulichen. Einen weiteren FET am Ausgang gibt es nicht, ich 
sprach oben einzig und alleine von dem in den µC integrierten FET des 
Ausgangspins.

Danke euch.

von jojo (Gast)


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Der Vollständigkeit halber:

Haben gerade vom Support nochmal folgendes bekommen:

> For a very short period during boot sequence, the SCx and SDx lines behave like 
low impedance keeping high level and eventually causing a rush current if not 
connected to VDD_IO.

Grandios. Genau das tut er, und zwar für 1 ms, was ausreicht, damit 
unsere Spannungsversorgung einknickt. Hat dann aber nix mit OD ja/nein 
zu tun, sondern einfach, wie der Sensor seine Pins bei Powerup 
konfiguriert und diese zwischendurch dann mal kurz zum niederohmigen 
Ausgang werden, korrekt?

von W.S. (Gast)


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jojo schrieb:
> ich
> sprach oben einzig und alleine von dem in den µC integrierten FET des
> Ausgangspins.

Dann ist das Ganze ein Mißverständnis. Du meintest also die ganze Zeit 
über nicht einen anzusteuernden Transistor, sondern die Ausgangsstufe 
deines Chips. Nun ja, die kann man durch zu hohe Strombelastung kaputt 
kriegen. Hängt aber vom konkreten Chip ab und manche haben einstell- 
oder auswählbare Ausgangsstufen, die dann den Strom selber begrenzen.

W.S.

von jojo (Gast)


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Jo genau. Schön, dass wir das aus dem Weg geräumt haben. War offenbar 
oben nicht ausreichend genau erklärt.

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