HC595 absolute maximum ratings

[Jens Carstens]

Moin zusammen.
Ich bin da mal wieder auf eine Frage gestossen, auf die ich keine
Antwort finde.
Ich grille gerade 2 74HC595 als LED-Treiber (weitere Details erspare
ich mir und euch jetzt mal) jenseits ihrer absolute maximum ratings.
Funktioniert übrigens seit Tagen prima, und keine Angst: es soll kein
kommerzielles Produkt werden, ansonsten würde ich natürlich allein
wegen eventuelller Schadenersatzansprüche etc.pp. mich tunlichst an
das Datenblatt halten.
Aber so, beim freien Basteln, treten da schon so manche Fragen auf:
Laut Datenblatt sollen die Busausgänge 35mA sourcen und sinken können.
Ich belaste sie mit 27mA pro Ausgang, kein Problem also. IGND und IVCC
hingegen dürfen allerdings nur maximal 70mA betragen, d.h. mit meinem
IGND von max. 8*27mA verletze ich diese Bedingung ca. um das
dreifache. Die volle Treiberleistung der Ausgänge darf ich also nur
ausnutzen, wenn ich nur 2 statt aller 8 benutze. Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...
Noch schlimmer wirds bei der Verlustleistung: Ptot = 500mW.
Nun habe ich bei meinen gefolterten Exemplaren bei 27mA pro Ausgang
0,7V Sättigungsspannung gemessen, was zappa-zappa-rringg: 27*0,7*8 =
151mW ausmacht. Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?
Irgendwie passt das alles hinten und vorne nicht zusammen.
Kann irgendwer meine Ratlosigkeit erhellen oder zumindest meine
Zweifel teilen?

Fragt zur Nacht:
Jens 'master of silicon torture' Carstens

 

[MaWin]

"Jens Carstens" <051006.20.jcarstens@spamgourmet.com> schrieb im Newsbeitrag
news:cp8bk1l82cov07iagpntojupc1s61kgu7b@4ax.com...

Kann irgendwer meine Ratlosigkeit erhellen oder zumindest meine
Zweifel teilen?

Bei mehr als 20mA wuerde ich 2 74HC595 aufeinander loeten,
also piggyback oder gleich einen TPIC6B595.
Wenn man 4 LEDs vom Ausgang nach Masse und 4 LEDs vom Ausgang
nach +5V schaltet, hat man auch mit VCC/GND Maximalstrom
keine grossen Sorgen, nur die Software muss halt mitdenken.
Bei zu grossem Spannungsabfall an GND kann sich die Schaltschwelle
unerwuenscht nach oben verschieben wegen Spannungsabfall an der
GND-Leitung.
Die 500mW werden wohl nur bei maximal ausgereizter Taktrate
erreicht.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Dieter Wiedmann]

Jens Carstens schrieb:

Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...

Wieso, steht alles im Datenblatt drin und das wird schließlich nicht für
Konsumenten erstellt, Fachleute können lesen.

Sättigungsspannung

Ähm, da stecken MOSFETs drin.

Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?

Hoch die Frequenz, dann wirst du schon sehen.


Gruß Dieter

 

[Jens Carstens]

MaWin schrieb:

Bei mehr als 20mA wuerde ich 2 74HC595 aufeinander loeten,
also piggyback oder gleich einen TPIC6B595.
Wenn man 4 LEDs vom Ausgang nach Masse und 4 LEDs vom Ausgang
nach +5V schaltet, hat man auch mit VCC/GND Maximalstrom
keine grossen Sorgen, nur die Software muss halt mitdenken.
Ich hab hier noch für jeden 595 einen ULN2803 zum hintendranlöten

rumliegen. Würde es auch tun, und dann könnte ich den Strom
hochdrehen, bis die LEDs abrauchen...

Bei zu grossem Spannungsabfall an GND kann sich die Schaltschwelle
unerwuenscht nach oben verschieben wegen Spannungsabfall an der
GND-Leitung.
DAS ist mal ein Punkt, den ich verstehe. Bei mehr als 70mA in der

GND-Leitung ist der Widerstand von Pins und Bonddraht so hoch, dass
der Eingangshighpegel nicht mehr garantiert werden kann, weil der
Bezugspegel des Chips deutlich über dem der Aussenwelt liegt.
Ist für mich aber kein Problem, da meine High- und Lowpegel kräftig
auf der sicheren Seite liegen.

Die 500mW werden wohl nur bei maximal ausgereizter Taktrate
erreicht.
Hm. Selbst dann nur schwerlich, ohne eine der anderen Beschränkungen

zu überschreiten, und in meiner Anwendung ganz sicher nicht.

Bleibt die Frage: Wenn ich die Verschiebung der Schaltschwelle durch
den hohen IGND berücksichtige, kann ich das Ding so betreiben?
Warm wird es nicht, und laufen tut es auch ganz prima.

Weiterfragt
Jens 'Grosskomplikator' Carstens

 

[Jens Carstens]

Dieter Wiedmann schrieb:

Wieso, steht alles im Datenblatt drin und das wird schließlich nicht für
Konsumenten erstellt, Fachleute können lesen.

Jaja. Und die werden keines der absolute maximum ratings jemals
verletzen, weil sie dann damit die Verantwortung nicht mehr auf den
Chiphersteller abwälzen können. Würd ich ja auch nicht tun, wenn ich
sowas einem Kunden, der sich ggfs. einen Anwalt zu Rate zieht,
verkaufen würde.
Nichtsdestotrotz ist die Angabe "35mA Treiberstrom" reines
Marketinggewäsch, solange sie nur unter Bedingungen gilt, die dann
später im Kleingedruckten erläutert werden.

Sättigungsspannung
Ähm, da stecken MOSFETs drin.
OK, I * (RDSon + R(Silizium+Bonddrähte+Leadframe+Pins)), kommt aber

auf den gleichen Betrag raus. Ich wollte es nur einfacher ausdrücken.

Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?

Hoch die Frequenz, dann wirst du schon sehen.

Die Rechnung möchte ich sehen, in der du Ptot erreichst, ohne vorher
irgendeine andere Beschränkung des Datenblattes verletzt zu haben...

Gruß Dieter

dito,
Jens

 

[Joerg]

Hallo Jens,

Bleibt die Frage: Wenn ich die Verschiebung der Schaltschwelle durch
den hohen IGND berücksichtige, kann ich das Ding so betreiben?
Warm wird es nicht, und laufen tut es auch ganz prima.

Eine Zeit lang wahrscheinlich. Bis eventuell mal die VCC oder GND

Bond-Verbindung abfackelt. Allerdings ist da gut Reserve drin, wenn man
nicht aufs Vielfache geht.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Jens Carstens]

Joerg schrieb:

Hallo Jens,
[...]
Eine Zeit lang wahrscheinlich. Bis eventuell mal die VCC oder GND
Bond-Verbindung abfackelt. Allerdings ist da gut Reserve drin, wenn man
nicht aufs Vielfache geht.

Na, ich denke, das 3-fache geht da noch, bei Raumtemperatur und sehr
mässigen Schalt-und sonstigen Verlusten. In ein Raumfahrzeug oder
einen Herzschrittmacher würde ich das so auch nicht einbauen...

Gruesse, Joerg
dito, Jens

 

[Dieter Wiedmann]

Jens Carstens schrieb:

Nichtsdestotrotz ist die Angabe "35mA Treiberstrom" reines
Marketinggewäsch, solange sie nur unter Bedingungen gilt, die dann
später im Kleingedruckten erläutert werden.

Na, dann erzähl mal wie du das reinschreiben würdest.

Die Rechnung möchte ich sehen, in der du Ptot erreichst, ohne vorher
irgendeine andere Beschränkung des Datenblattes verletzt zu haben...

Überleg dir mal wie die Umschaltverluste mit der Frequenz ansteigen.


Gruß Dieter

 

[Joerg]

Hallo Jens,

Eine Zeit lang wahrscheinlich. Bis eventuell mal die VCC oder GND
Bond-Verbindung abfackelt. Allerdings ist da gut Reserve drin, wenn man
nicht aufs Vielfache geht.

Na, ich denke, das 3-fache geht da noch, bei Raumtemperatur und sehr
mässigen Schalt-und sonstigen Verlusten. In ein Raumfahrzeug oder
einen Herzschrittmacher würde ich das so auch nicht einbauen...

Es gibt kommerzielle Anwendungen, wo man gezielt ueber Grenzen geht. So

etwa bei der Pulserzeugung ueber den Avalanche Effekt eines Transistors,
IIRC war es der 2N2369. Damit kommt man unter 500psec Flankensteilheit,
allerdings nur mit kontrolliertem Durchbruch. Mit etwas exotischeren HF
Transistoren ist auch die 100psec Schwelle zu meistern.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Harald Wilhelms]

Jens Carstens schrieb:

Ich grille gerade 2 74HC595 als LED-Treiber (weitere Details erspare
ich mir und euch jetzt mal) jenseits ihrer absolute maximum ratings.
Funktioniert übrigens seit Tagen prima, und keine Angst: es soll kein
kommerzielles Produkt werden, ansonsten würde ich natürlich allein
wegen eventuelller Schadenersatzansprüche etc.pp. mich tunlichst an
das Datenblatt halten.
Aber so, beim freien Basteln, treten da schon so manche Fragen auf:
Laut Datenblatt sollen die Busausgänge 35mA sourcen und sinken können.
Ich belaste sie mit 27mA pro Ausgang, kein Problem also. IGND und IVCC
hingegen dürfen allerdings nur maximal 70mA betragen, d.h. mit meinem
IGND von max. 8*27mA verletze ich diese Bedingung ca. um das
dreifache. Die volle Treiberleistung der Ausgänge darf ich also nur
ausnutzen, wenn ich nur 2 statt aller 8 benutze. Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...

Die Angabe eines Höchststroms bei Transistoren ist sowieso
normalerweise nicht sinnvoll (Abgesehen von den sehr hoch
liegenden Werten, die den Bonddreaht schmelzen lassen)
Sinnvoller ist eine Berechnung über die Verlustleistung.
Da man das aber nicht jedem Anwender überlassen will, gibt
man eben einen Höchststrom an, der es sicherstellt, das die
Verlustleistung nicht überschritten wird.

Noch schlimmer wirds bei der Verlustleistung: Ptot = 500mW.
Nun habe ich bei meinen gefolterten Exemplaren bei 27mA pro Ausgang
0,7V Sättigungsspannung gemessen, was zappa-zappa-rringg: 27*0,7*8 > 151mW ausmacht.

Vielleicht hast Du ja ein Exemplar mit besonders niedriger
Sättigungsspannung (Unter Sättigungsspannung verstehe ich
hier die Gesamtverlustspannung zwischen den IC-Anschlüssen.
Ausserdem beziehen sich diese 500 mW wohl auch auf den Gesamt-
baustein, und da treten ja auch noch andere Verlustleistungen
auf. Wobei auch diese Angabe einen Kompromiss darstellt, da eine
höhere Verlustleistung innerhalb gewisser Grenzen meist nur eine
Verkürzung der Lebensdauer bedeutet.

Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?

z.B. durch Verwendung aller Ausgänge und zusätzlich schnellem
Schalten bei einem Exemplar, das sowieso schon an den Grenzen der
zulässigen Werte z.B. bei der Verlustspannung liegt.
Gruss
Harald

 

[MaWin]

"Jens Carstens" <051006.20.jcarstens@spamgourmet.com> schrieb im Newsbeitrag
news:9odbk1lk0urj95ghnd0qci1p2gd04caid0@4ax.com...

Nichtsdestotrotz ist die Angabe "35mA Treiberstrom" reines
Marketinggewäsch, solange sie nur unter Bedingungen gilt, die dann
später im Kleingedruckten erläutert werden.

Alle technischen >Daten gelten nur unter bestimmten Randbeduingungen,

die woanders stehen, z.B. Ptot nur bis Umgebungstemp x.
--
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[MaWin]

"Harald Wilhelms" <newsgroup@ich.ms> schrieb im Newsbeitrag
news:1128667769.676504.254000@f14g2000cwb.googlegroups.com...

Die Angabe eines Höchststroms bei Transistoren ist sowieso
normalerweise nicht sinnvoll

Bei CMOS schon, der Hersteller garantiert das der Ausgangstransistor
bei dem Strom noch nicht im Abschnuerbereich faehrt, aber 35mA ?
Kommt mir hoch vor, eher wie der Wert bei dem garantiert abgeschnuert
wird.
--
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[M.Randelzhofer]

IGND von max. 8*27mA verletze ich diese Bedingung ca. um das
dreifache. Die volle Treiberleistung der Ausgänge darf ich also nur
ausnutzen, wenn ich nur 2 statt aller 8 benutze. Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...
Noch schlimmer wirds bei der Verlustleistung: Ptot = 500mW.
Nun habe ich bei meinen gefolterten Exemplaren bei 27mA pro Ausgang
0,7V Sättigungsspannung gemessen, was zappa-zappa-rringg: 27*0,7*8 =
151mW ausmacht. Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?
Irgendwie passt das alles hinten und vorne nicht zusammen.
Kann irgendwer meine Ratlosigkeit erhellen oder zumindest meine
Zweifel teilen?

Die 35mA stehen unter "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS blabla".
Diese Daten gelten normalerweise giesskannenmässig für die ganze HC Familie.
Kein richtiger Entwickler würde diese als Grundlage ansehen.
Für den 74hc595 sagt TI in seiner feature Übersicht was von +-6mA
Treiberstrom (recommended operating conditions blabla).
Die Anwendung als Led Treiber (mit mehr als 6mA bei 4,5V) ist nicht
ausdrücklich verboten, aber PFUSCH.

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hc595.pdf

Nimm den TPIC6c595.

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tpic6c595.pdf

MIKE

 

[Uwe Bonnes]

Jens Carstens <051006.20.jcarstens@spamgourmet.com> wrote:

Moin zusammen.
Ich bin da mal wieder auf eine Frage gestossen, auf die ich keine
Antwort finde.
Ich grille gerade 2 74HC595 als LED-Treiber (weitere Details erspare
ich mir und euch jetzt mal) jenseits ihrer absolute maximum ratings.
Funktioniert übrigens seit Tagen prima, und keine Angst: es soll kein
kommerzielles Produkt werden, ansonsten würde ich natürlich allein
wegen eventuelller Schadenersatzansprüche etc.pp. mich tunlichst an
das Datenblatt halten.
Aber so, beim freien Basteln, treten da schon so manche Fragen auf:
Laut Datenblatt sollen die Busausgänge 35mA sourcen und sinken können.
Ich belaste sie mit 27mA pro Ausgang, kein Problem also. IGND und IVCC
hingegen dürfen allerdings nur maximal 70mA betragen, d.h. mit meinem
IGND von max. 8*27mA verletze ich diese Bedingung ca. um das
dreifache. Die volle Treiberleistung der Ausgänge darf ich also nur
ausnutzen, wenn ich nur 2 statt aller 8 benutze. Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...
Noch schlimmer wirds bei der Verlustleistung: Ptot = 500mW.
Nun habe ich bei meinen gefolterten Exemplaren bei 27mA pro Ausgang
0,7V Sättigungsspannung gemessen, was zappa-zappa-rringg: 27*0,7*8 =
151mW ausmacht. Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?
Irgendwie passt das alles hinten und vorne nicht zusammen.
Kann irgendwer meine Ratlosigkeit erhellen oder zumindest meine
Zweifel teilen?

Transistoren mit eingebauten Basiswiderstand, wie der BCR135, kosten wenige
Cent. Z.B. Buerklin 0.03/100 oder Conrad 0.04/1 und verteilen den Strom und
die Verlustleistung...
--
Uwe Bonnes bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik Schlossgartenstrasse 9 64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 162516 -------- Fax. 06151 164321 ----------

 

[Jens Carstens]

Dieter Wiedmann schrieb:

Jens Carstens schrieb:

Nichtsdestotrotz ist die Angabe "35mA Treiberstrom" reines
Marketinggewäsch, solange sie nur unter Bedingungen gilt, die dann
später im Kleingedruckten erläutert werden.

Na, dann erzähl mal wie du das reinschreiben würdest.
OK, das 'Marketinggewäsch' nehme ich zurück, weil man komplizierte

Sachverhalte meist nur sehr schwer einfach Ausdrücken kann...

Die Rechnung möchte ich sehen, in der du Ptot erreichst, ohne vorher
irgendeine andere Beschränkung des Datenblattes verletzt zu haben...

Überleg dir mal wie die Umschaltverluste mit der Frequenz ansteigen.

Ja, Asche auf mein Haupt, das steht sogar im Datenblatt (im
Kleingedruckten):

"CPD is used to determine the dynamic power dissipation (PD in mW).
PD = CPD * VCC^2 * fi * N + S(CL * VCC^2 * fo) where:
fi = input frequency in MHz;
fo = output frequency in MHz;
CL = output load capacitance in pF;
VCC = supply voltage in Volts;
N = total load switching outputs;"

Wenn man da die Grenzwerte einsetzt, kommt man locker bei einigen Watt
raus...

Gruß Dieter
Dito, und nichts für ungut,

Jens

 

[Jens Carstens]

M.Randelzhofer schrieb:

Die 35mA stehen unter "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS blabla".
Diese Daten gelten normalerweise giesskannenmässig für die ganze HC Familie.
Kein richtiger Entwickler würde diese als Grundlage ansehen.
Für den 74hc595 sagt TI in seiner feature Übersicht was von +-6mA
Treiberstrom (recommended operating conditions blabla).
Steht bei Philips nicht so explizit, aber aus IGND und IVcc max und

der Anzahl der Ausgänge + ein wenig Rest für die Innereien kommt man
auf ähnliche Werte.

Die Anwendung als Led Treiber (mit mehr als 6mA bei 4,5V) ist nicht
ausdrücklich verboten, aber PFUSCH.
Dem widerspreche ich nicht.

Nimm den TPIC6c595.
Das war aber auch garnicht meine Frage...

MIKE

Gruss,

Jens

 

[Martin]

Am Sun, 09 Oct 2005 14:30:50 +0200 schrieb Jens Carstens
<051009.20.jcarstens@spamgourmet.com>:

Dieter Wiedmann schrieb:

Jens Carstens schrieb:

Nichtsdestotrotz ist die Angabe "35mA Treiberstrom" reines
Marketinggewäsch, solange sie nur unter Bedingungen gilt, die dann
später im Kleingedruckten erläutert werden.

Na, dann erzähl mal wie du das reinschreiben würdest.
OK, das 'Marketinggewäsch' nehme ich zurück, weil man komplizierte
Sachverhalte meist nur sehr schwer einfach Ausdrücken kann...

Die Rechnung möchte ich sehen, in der du Ptot erreichst, ohne vorher
irgendeine andere Beschränkung des Datenblattes verletzt zu haben...

Überleg dir mal wie die Umschaltverluste mit der Frequenz ansteigen.

Ja, Asche auf mein Haupt, das steht sogar im Datenblatt (im
Kleingedruckten):

"CPD is used to determine the dynamic power dissipation (PD in mW).
PD = CPD * VCC^2 * fi * N + S(CL * VCC^2 * fo) where:
fi = input frequency in MHz;
fo = output frequency in MHz;
CL = output load capacitance in pF;
VCC = supply voltage in Volts;
N = total load switching outputs;"

Wenn man da die Grenzwerte einsetzt, kommt man locker bei einigen Watt
raus...

Schon, aber die 70mA I_CC wirst du dann überschreiten (müssen), selbst bei

6V sind 500mW mehr als 70mA.

--
Martin

 

[Martin]

Am Fri, 7 Oct 2005 12:45:40 +0200 schrieb M.Randelzhofer
<techseller@gmx.de>:

IGND von max. 8*27mA verletze ich diese Bedingung ca. um das
dreifache. Die volle Treiberleistung der Ausgänge darf ich also nur
ausnutzen, wenn ich nur 2 statt aller 8 benutze. Da drängen sich die
35mA doch schon als Marketinggewäsch auf...
Noch schlimmer wirds bei der Verlustleistung: Ptot = 500mW.
Nun habe ich bei meinen gefolterten Exemplaren bei 27mA pro Ausgang
0,7V Sättigungsspannung gemessen, was zappa-zappa-rringg: 27*0,7*8 =
151mW ausmacht. Wie sollte man diese 500mW überhaupt irgendwie
erreichen, ohne den Baustein vorher schon durch überschreiten
sämtlicher anderer Grenzwerte ins Chipnirvana befördert zu haben?
Irgendwie passt das alles hinten und vorne nicht zusammen.
Kann irgendwer meine Ratlosigkeit erhellen oder zumindest meine
Zweifel teilen?


Die 35mA stehen unter "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS blabla".
Diese Daten gelten normalerweise giesskannenmässig für die ganze HC
Familie.
Kein richtiger Entwickler würde diese als Grundlage ansehen.
Für den 74hc595 sagt TI in seiner feature Übersicht was von +-6mA
Treiberstrom (recommended operating conditions blabla).
Die Anwendung als Led Treiber (mit mehr als 6mA bei 4,5V) ist nicht
ausdrücklich verboten, aber PFUSCH.

Die 6mA kenne ich als den Wert, wo er die Logikpegel noch (garantiert)

einhält - das ist als LED-Treiber aber uninteressant.

--
Martin

 

[Dieter Wiedmann]

Martin schrieb:

Schon, aber die 70mA I_CC wirst du dann überschreiten (müssen), selbst bei
6V sind 500mW mehr als 70mA.

Wie schrieb Manfred doch:

'Wenn man 4 LEDs vom Ausgang nach Masse und 4 LEDs vom Ausgang
nach +5V schaltet'


Gruß Dieter

 

[MaWin]

"Dieter Wiedmann" <Dieter.Wiedmann@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:434ECA4C.B73093F1@t-online.de...

'Wenn man 4 LEDs vom Ausgang nach Masse und 4 LEDs vom Ausgang
nach +5V schaltet'

Man koennte sogar eine LED jeweils zwischen einen auf HI und einen auf LO
geschalteten Ausgang haengen, dann braucht das gar keinen Strom ueber die
Versogungsspannungsanschluesse ;-)
--
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