Я просматривал спецификацию микроконтроллера ATTiny2313A, и в нем указывается абсолютный максимальный номинал для постоянного тока через каждый вывод ввода-вывода в 40mA, и максимальный постоянный ток через выводы заземления / Vcc в 200mA.
Я планирую использовать этот микроконтроллер для управления некоторыми светодиодными дисплеями, так что потенциально может быть значительное количество тока, получаемого / поглощаемого. Я знаю, что обязательно должен держать токи ниже абсолютного максимального значения, но желательно, чтобы я держал это ниже рекомендуемого уровня, которого, к сожалению, нет в списке.
То же самое относится и ко множеству других микросхем (регистры логического сдвига, аналоговые переключатели, мультиплексоры и т. Д.), Которые я рассмотрел для управления светодиодными дисплеями, которые показывают только абсолютные максимальные значения тока.
Поэтому мой вопрос заключается в том, что обычно является хорошим запасом прочности для различных микросхем, в которых указывается только абсолютный максимальный номинальный ток? Могу ли я подняться 40 mA*и быть в полной безопасности? Или я хочу комфортный коэффициент безопасности 2х, 3х и т. Д.?
* примечание: я предполагаю, что никогда не превышаю 40 mA, например, 35 mAноминальное значение с 5 mAдисперсией.
пост-примечание: я знаю, что существуют специально разработанные драйверы светодиодов постоянного тока, однако я думаю, что это все еще актуальный вопрос для управления другими компонентами.
источник
При определении выходного тока в статических ситуациях необходимо учитывать две большие проблемы : выходное напряжение и тепловой выход.
Выходное напряжение
При увеличении выходного тока выходное напряжение начнет «выходить из строя» (будет больше, чем ожидалось для выхода «низкий», и ниже, чем ожидалось для выхода «высокий») из-за конечного выходного сопротивления выходного драйвера вывода GPIO , Это, в свою очередь, приведет к нарушению точки Q вашей цепи, подключенной к выходу.
Это особенно интересно в случае сильно нелинейных устройств, таких как светодиоды. Если вы немного измените напряжение, которое вы прикладываете к светодиоду, то требования к току сильно изменятся по отношению.
Это приводит к общему принципу, согласно которому выходное напряжение должно быть «погрешным» не более чем на 10% (чтобы облегчить проектную жизнь).
Для того, чтобы приблизиться к абсолютным максимумам, вы должны испытать ошибку примерно> 60% в вашем выходном напряжении. Фактически, спецификации для вашего MCU даже не показывают, сколько ошибок будет на этом уровне вывода.
Вы получили бы что-то вроде 1 В на выходе "высокий" из 3 В VCC. Этот уровень недостаточно высок, чтобы надежно сигнализировать «высокий» другим устройствам (в цифровых системах).
Я извлек эту цифру из вашей ссылки на таблицу:
Для расчета ограничения тока (здесь дано Vcc = 3): 3 - 0,1 (3) = 2,7
При напряжении 2,7 В номинальный предел тока составляет 8 мА, то есть немного меньше, чем вы ожидаете * 30 * мА или около того ... ;-)
Интересное замечание из физики устройства заключается в том, что n-сторона (нижняя сторона) почти во всех драйверах вывода CMOS, на которые я смотрел, немного сильнее, чем верхняя сторона p-типа. Это связано с тем, что электроны (основной носитель в полевом транзисторе n-типа) движутся по каналу примерно вдвое легче, чем дырки (основной носитель в полевых транзисторах р-типа). Чтобы компенсировать это, производители микросхем удваивают (приблизительно) размер транзистора p-типа до тех пор, пока производительность драйвера не будет примерно симметричной, но нижняя сторона обычно сохраняет небольшое (преимущество <10%) даже в этом случае.
Этот случай не исключение ...
На этом рисунке видно, что 0 + 0,1 (3) = 0,3 В -> 9 мА, что примерно на 10% больше, чем 8 мА ранее.
Поэтому вы должны установить светодиоды, указывающие на чип, если это возможно. То есть, спроектируйте их так, чтобы на выходе был низкий = светодиод. Что-то вроде этого:
Тепловая мощность
Высокие токи в штыревом приводе = тепло (очевидно). Жара ++ -> катастрофа. Схемы драйвера GPIO обычно равномерно распределены по периферии матрицы по геометрической необходимости (часто они определяют минимальный размер матрицы).
В случае с этим чипом Atmel (ATMEGA8, см. Ниже) они наверняка есть. Схемы GPIO сгруппированы вокруг темно-синих участков соединения проводов в голубом кольце вокруг (темных) областей логики и памяти в центре.
Это все только оценка границ и слегка волнистые, но инженерия - это то, что нужно сделать, вот и все ... ;-)
Использование соседних контактов при высоких уровнях тока должно привести к линейному снижению номинальных характеристик.
Если вы предполагаете, что деталь распределяет тепло примерно равномерно (справедливое предположение для вашего маленького кристалла), вы можете получить приближение первого порядка, работая в обратном направлении от абсолютного максимального значения (40 мА) и предполагая, что соседний вывод будет иметь 100% от тепловая нагрузка.
Это означает, что если у вас есть один выход 40 мА (на самом деле не делайте этого), его непосредственные соседи должны быть на 0 мА. Выход 20 мА -> 10 мА соседей и т. Д.
Если я достаточно хорошо объяснил, то теперь должно быть ясно, что вы выбираете минимум между двумя методами.
источник
Страница 199 дает вам то, что вы хотите знать. Каждый вывод может безопасно / рекомендовать источник / сток 5/10/20 мА при 1,8 / 3/5 В, без слишком большого падения напряжения (+ - 0,5 В при рекомендуемом токе). Максимальный ток 40 мА на контакт, падение напряжения будет больше. Не превышайте 60 мА на всех пинах в любой момент времени. Страницы 218-220 дают хорошие маленькие графики, которые показывают падение напряжения в зависимости от выходного тока.
источник