Autor: Dondu
Artykuł jest częścią cyklu: Mikrokontroler vs prądy pinów
To ostatnia część parametrów wpływających na możliwości prądowe pinów mikrokontrolera. W poprzednich omówiłem piny I/O pracujących jako wyjście, a w tym artykule zajmiemy się pinami zasilania. Na szczęście tutaj nie ma większych problemów w ustaleniu jasnych i klarownych parametrów.
Z sumarycznym maksymalnym prądem płynącym przez mikrokontroler wiąże się problem wydzielonej mocy w postaci ciepła. Tutaj niestety nie zawsze znajdziesz jawne informacje w datasheet.
Pamiętaj, że piny zasilania oprócz zasilania pinów wyjściowych, zasilają także wewnętrzne struktury mikrokontrolera, czyli CPU, timery, ADC, pamięci, itd.
Skoro o zasilaniu mowa to warto zaglądnąć do dwóch tematów:
Mikrokontroler AVR ATmega8
Jak pisałem w poprzednim artykule fakt, że pojedynczy pin I/O ustawiony jako wyjście wytrzymuje np. 40mA, nie oznacza, że taki prąd możesz uzyskać w jednym czasie ze wszystkich pinów.
Dlaczego?
Ponieważ oprócz parametru pojedynczego pinu ważne są jeszcze ograniczenia maksymalnych prądów na pinach zasilających mikrokontroler.
Zaglądamy do datasheet ATmega8:
Znajdujemy informację, że sumaryczny prąd pinów zasilania tego mikrokontrolera, to 300mA. Tutaj mamy już jasność, że ograniczenie to dotyczy łącznej wartości prądów płynących przez mikrokontroler zarówno dla pinów VCC jak i GND.
Moc rozpraszana
Niestety w zakresie maksymalnej mocy rozpraszanej w datasheet tego mikrokontrolera nie ma żadnych bezpośrednich informacji.
Mikrokontroler PIC
W przypadku mikrokontrolera PIC18F87K90, mamy nieco więcej informacji:
Pierwsze dwa parametry określają nam maksymalne prądy płynące w pinach zasilających. Zauważ, że różnią się wartościami!
Krótkie wyjaśnienie:
VDD to odpowiednik Vcc w AVR'ach, a VSS to odpowiednik GND (masa).
Czyli mamy 250mA łącznie dla pinów zasilających, i maksymalnie 300mA dla pinów GND.
Co to oznacza?
Oznacza to, że jeżeli jesteś blisko granicy 250mA dla VDD, to powinieneś tak projektować urządzenie, by zmienić na przykład sterowanie diod LED w taki sposób, by zmniejszyć prąd source pobierany z pinów I/O, zastępując go prądem sink. Czyli konkretnie odwróć diody katodą do pinu mikrokontrolera i włączaj je zerem logicznym.
Diody LED są oczywiście prostym przykładem, ale ładnie pokazującym o co chodzi w tym przypadku.
Moc rozpraszana
W przypadku tego mikrokontrolera mamy jeszcze jeden parametr, którym jest całkowita moc rozpraszana.
Za pewne jesteś świadomy, że każde przepływ prądu powoduje wydzielanie ciepła (no może z wyjątkiem nadprzewodników). Także i w mikrokontrolerze straty te powodują wydzielanie ciepła.
Dlatego w przypadku niektórych mikrokontrolerów producenci podają maksymalną moc jaka może zostać wydzielona i rozproszona w mikrokontrolerze, bez szkody dla niego:
W przypadku tego mikrokontrolera, producent określił, że maksymalna moc w nim wydzielona nie może przekroczyć 1W (Watt'a).
Ale jak to policzyć na etapie projektowania, skoro wykorzystujemy różne piny, obciążając je różnymi prądami?
Pod tabelką producent podał wzór, według którego ustala się moc wydzieloną na tym mikrokontrolerze. W ten sposób łatwo możesz policzyć wydzielaną moc zanim jeszcze uruchomisz swój prototyp i porównać z dopuszczalnym parametrem mocy rozpraszanej :-)
W podobny sposób możesz więc liczyć moc w innych mikrokontrolerach.
Prądy pinów: Spis treści
Literówka w ostatnim wyrazie. :)
OdpowiedzUsuńBardzo przyjemny ciąg artykułów. Wiedza ta z pewnością się przyda. :)
Poprawiona - dzięki! :-)
OdpowiedzUsuńWitam, mam pytanie. Czy i na ile chwilowo można przeciążyć układ? Szczerze po za technikum elektronicznym, z samą elektroniką mam nie wiele wspolnego. Jednak na studiach na elektrotechnice, uczą jak policzyć maksymalną wartość prądu dla szyn i kabli. Przy pracy dorywczej. Czy tutaj, też taką zasadę możemy zastosować? Że przez krótki moment puszczamy większy prąd?
OdpowiedzUsuńWitaj.
OdpowiedzUsuńCiekawe pytanie :-)
Każdy układ ma jakąś określoną odporność na pulsacyjne impulsy prądowe-napięciowe. Istotny w tym przypadku jest także czas trwania takiego impulsu. W wielu elementach elektronicznych, można znaleźć na ten temat informacje np. w przypadku tranzystorów.
Jednakże takich danych raczej nie znajdziesz w datasheet mikrokontrolerów. Tutaj producenci ograniczają się do Abolute Maximmum Ratings, a tam jasno określają max prąd, ale czasu nie podają. Można więc przyjąć, że czas dla tego prądu nie ma znaczenia (oczywiście znając treść tego cyklu artykułów).
Dlatego próba liczenia odporności pinu mikrokontrolera na impuls prądowy jest ryzykowna :-)
Pozdrawiam.
Dziękuję za cykl pouczających artykułów.
OdpowiedzUsuńNajcenniejsza jest w nich nie tyle przekazywana wiedza, ale nauka jak korzystać z datasheet-ów.
Wszystkiego się nie da przekazać za pomocą blogu ale ucząc korzystania z dokumentacji dostarczonej do procesorów dajecie "wędkę" przy pomocy której początkujący będzie w stanie sam wyłowić potrzebną mu informację.
I za to szczególnie dziękuję.
Wiemy o tym i dlatego tak właśnie piszemy artykuły :)
OdpowiedzUsuń