Падение диода и допуск на выходе с открытым стоком

У меня есть микросхема драйвера светодиодов, в которой указано, что выход с открытым стоком устойчив к напряжению 5,5 В. В разделе «Абсолютный максимум» указано 6,5 В с примечанием: «Номиналы входного отрицательного напряжения и выходного напряжения могут быть превышены, если соблюдаются номинальные значения входного и выходного тока». Выходы могут напрямую управлять светодиодами или использоваться как GPIO с открытым стоком.

Типичное применение:
введите описание изображения здесь

Мой вопрос: как на это влияет прямое падение напряжения на диоде? Если у меня есть сегмент светодиодной ленты из 3 светодиодов 3,3 Вf + резистор 100 Ом, соединенных последовательно, и источник питания 12 В, не должны ли падения напряжения на диодах привести выход в допустимые пределы? Или нет? Почему?

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Обратите внимание, что ток через порт составляет 20 мА, что составляет половину максимально рекомендуемого значения 40 мА (абсолютный максимум составляет 50 мА, а ток фиксации ±20 мА) на выход и 200 мА на порт.

Редактировать: Найдено TI: Понимание и интерпретация таблиц данных стандартной логики

Выходное напряжение, VO
Это максимальное напряжение, которое можно безопасно приложить к выходной клемме относительно земли устройства.

Полезный совет:
Если между выходами устройства и источником питания VCC установлены фиксирующие диоды (см. рис. 20) для защиты от электростатического разряда или паразитных токов в выходном p-канальном подтягивающем транзисторе, положительное абсолютное максимальное значение выходного напряжения указывается как VCC. + 0,5 В. Это гарантирует, что между выходом и VCC не будет достаточно напряжения, чтобы сместить в прямом направлении фиксирующий диод и вызвать протекание тока. Вы можете превысить отрицательный рейтинг, если убедитесь, что не пропускаете слишком большой ток через заземляющий диод. Максимальный ток, который вы можете пропустить через заземляющий диод, указан в абсолютном максимальном номинале IOK.

Поскольку номинал IOk составляет 20 мА, а нормальный ток в состоянии ВКЛ будет ~ 18 мА, нормальное состояние ВЫКЛ с открытым стоком должно быть намного меньше, не так ли? Если ток через ESD/ограничительный диод увеличивается, падение напряжения на светодиодах и резисторе также должно увеличиваться, верно?

Этот вопрос носит общий характер, а не привязан к конкретному устройству, поэтому я предоставил большую часть важной информации выше. Тем не менее, речь идет о спецификации устройства TI TCA6507 ti.com/lit/ds/symlink/tca6507.pdf .
Проблема в том, что когда выход становится Hi-Z, так как прямое напряжение светодиодов упадет почти до нуля.
Читая между строк, я подозреваю, что процесс изготовления ИС, используемый TI для этого чипа, выходит из строя (необратимое повреждение), если где-либо на чипе появляется напряжение более 6,5 В в течение любого промежутка времени ... всегда есть такой предел процесса ... Если бы их микросхема могла выдержать более высокое напряжение, они бы захотели это рекламировать. Я не знаю, будет ли тока утечки светодиода достаточно, чтобы вызвать это повреждение, но может быть.
Обычно я бы подозревал проблему с защелкой, но отсутствие PMOS заставляет меня в этом усомниться.
@IgnacioVazquez-Abrams см. редактировать
1. Но как сделать так, чтобы точка VCC+0.5 точно соответствовала точке 20мА? Возможно, TI оставляет некоторый запас . 2. Когда ваш чип потерял питание, а ваш +12V включен, напряжение на стоке будет больше, чем VCC, независимо от того, горят ли ваши светодиоды или нет.
Думаю, на данный момент мне нужно на самом деле протестировать его и сообщить. Все пункты информативны.

Ответы (3)

Я не думаю, что диоды будут иметь значение для этого предела. Когда выход разомкнут, падение на диоде будет 0 В, а на выводе будет полное 12 В. Пределы напряжения транзистора предназначены для предотвращения разрыва транзистора сильным электрическим полем. Для этого не требуется большого тока.

Я не уверен, поможет ли фиксирующий диод или параллельный резистор на входе. Если он потребляет достаточно тока, чтобы создать значительные перепады напряжения на диодах, светодиоды включатся. Если этого не произойдет, напряжение на выводе возрастет и превысит предел. Если ток светодиода превышает ток смещения для микросхемы драйвера, Vcc может начать расти, если только ваш регулятор не сможет снизить ток. (Большинство не будет.)

Я считаю, что схему можно сохранить с помощью резистора высокого номинала (возможно, 100K) с любого конца R1 до VCC процессора.

При включенном выводе порта потери мощности через этот резистор минимальны; он практически не влияет на протекающий ток 2-20 мА.

При выключенном выводе порта любая утечка через диоды будет отводиться от шины 5 В через этот резистор, подтягивая вывод порта выше 5 В на Ileakage * R. Установите значение R таким образом, чтобы это значение < 0,5 В для наихудшего случая утечки. ток во всем диапазоне температур (плюс запас прочности). Этот анализ оставлен в качестве упражнения: мое предложение в 100 000 — всего лишь предположение.

То есть мне все равно не очень нравится...

Эта схема почти наверняка не сработает по причине, о которой никто не упомянул.

Когда ток течет через светодиоды, они включаются. ИС, вероятно, не будет повреждена, потому что вы поддерживаете ток фиксации ниже разумного уровня, но этот ток неисправности наверняка включит светодиоды. Итак, у вас есть схема, в которой состояние P0 не имеет большого значения. На самом деле, даже не имеет значения, включена ли микросхема драйвера микросхемы. При подаче напряжения 12 В диоды будут гореть. Если это то, что вы хотите, то вам вообще не нужно подключать микросхему, поэтому я предполагаю, что это не то, что вам нужно.

Вы можете исправить это, добавив BJT или дискретный MOSFET для управления светодиодами. Предлагаемый BJT - тип 2N3904 или 2N2222. Рекомендуемый МОП-транзистор типа BSS138.

Вы кажетесь довольно умным, поэтому я не стал подробно рассказывать, но если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите, чтобы я уточнил, просто спросите, и я буду рад это сделать.

На самом деле я беру это обратно. Адам также указал на фундаментальную проблему.
Падение диода и допуск на выходе с открытым стоком
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v