Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mikrocontroller Erwärmung ausrechnen


von Hans (Gast)


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Hallo,

ich möchte gerne ausrechnen, ob mein Mikrocontroller mit meiner 
Konfiguration im betrieb unterhalb der im Datenblatt angegebenen 85 °C 
bleibt, wenn ich den im Sommer am Motorrad bei 40 °C in der Sonne 
betreibe.

Der Hersteller hat hier eine Formel (Formel 1), mit der man die 
Temperatur ausgehend von der Umgebungstemperatur sowie der Leistung 
ausrechnen kann.

Für meinen µC beträgt  die θJA lt datenblatt = 29.8°C/W

Zur Leistung PD = Device power consumption (W) bin ich mir jetzt 
unsicher, wie ich die bestimme. Ich könnte ja die Summe der 
Ausgangsströme ausrechnen sowie für CPU & Co z.B 30 mA veranschlagen und 
mit 3,3 V multiplizieren. Aber ist das korrekt ? Wir hatten in der 
Schule mal das Beispiel eines Bauteils, welches im Low-Zustand viel 
wärmer wird, als im High-Zustand. Wenn beispielsweise die Push-Pull 
Stufe des µCs auf High gezogen wird, kann ja viel Strom durchfließen, 
aber in Wärme umgesetzt wird diese doch dann eher außerhalb des 
Mikrocontrollers.

Jetzt kann man ja schlecht am Netzteil der Strom ablesen und mit 3,3 V 
multiplizieren, wenn die Leistung größtenteils ausserhalb des 
Mikrocontrollers in wärme umgesetzt wird ?

Über ein paar Erklärungen und Denkanstöße würde ich mich freuen

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Hans schrieb:
> Jetzt kann man ja schlecht am Netzteil der Strom ablesen und mit 3,3 V
> multiplizieren, wenn die Leistung größtenteils ausserhalb des
> Mikrocontrollers in wärme umgesetzt wird ?

Müsstest halt messen, was nur in den Controller geht. Also dich da ans 
Vcc-Beinchen hängen und messen.

von soso... (Gast)


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Hans schrieb:
> ich möchte gerne ausrechnen, ob mein Mikrocontroller mit meiner
> Konfiguration im betrieb unterhalb der im Datenblatt angegebenen 85 °C
> bleibt, wenn ich den im Sommer am Motorrad bei 40 °C in der Sonne
> betreibe.

Bist du sicher, dass 85°C Junction gemeint sint?
Oft ist nur Ambient angegeben - sprich die Umgebungstemperatur.

Für die meisten µC gibts Tabellen für die Abschätzung des 
Stromverbrauchs.

Was genau hast du denn für einen?

von Hans (Gast)


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Ja, nur kann ich darüber ja nur die Gesamtleistung ausrechnen, aber 
nicht die tatsächliche, die im µC umgesetzt wird. Habs mal aufgemalt.

von Hans (Gast)


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85 °C wäre die maximale Betriebstemperatur, die erlaubt ist.
40 °C wäre die Umgebungstemperatur, in der ich den µC dann betrieben 
möchte. Die 40 °C muss man in die Formel einsetzen und das was als 
Ergebnis rauskommt muss dann halt < 85 °C sein, ansonsten brauchts ein 
Kühlkörper.
Ich habe ein Microchip ATSAME54P20A.

von Hans (Gast)


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Habs anders überprüft. Habe einfach einen worst case von 200 mA 
angenommen, was so eigentlich nie auftritt, dann ergibt sich 59,68 °C.

von soso... (Gast)


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Hans schrieb:
> Ich habe ein Microchip ATSAME54P20A.

Dann hast du eine max. Juction Temperatur von 105°C. 85°C ist deine 
maximal zulässige Umgebungstemperatur.

Siehe Kapitel 54.3

Im Kapitel 55.3 ist beschrieben, welche Leistung du ansetzten kannst.

Rechenbeispiel:
Active, 120MHz. 3,3V, 50MHz : I <= 191µA * 50µA = 9,55mA (oder 31,5mW)
Gut, das ist nur der Core, für die Perpherie darfts du noch was 
aufschlagen (Teils auch angegeben).

Trotzdem, das ist nicht viel. Bei 40°C vermutlich völlig harmlos.

Ein gutes Datenblatt übrigens :-)

Du findest es hier. Das Teil hat 2145 Seiten, wer das also auf dem Handy 
aufmachen will, sei hiermit gewarnt:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/60001507C.pdf

von soso... (Gast)


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soso... schrieb:
> Active, 120MHz. 3,3V, 50MHz : I <= 191µA * 50µA = 9,55mA (oder 31,5mW)

Uiuiuiui...

Heißen muss es:
Active, 120MHz. 3,3V, 50MHz : I <= 191µA * 50MHz = 9,55mA (oder 31,5mW)
                                             ^^^

Sorry...

von Andrew T. (marsufant)


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Hans schrieb:
> Zur Leistung PD = Device power consumption (W) bin ich mir jetzt
> unsicher, wie ich die bestimme.

Diese Pd bestimmst Du im Wesentlichen über die Taktfrequenz des 
Bausteins. So wie   soso  schon richtig schreibt, geht bei hoher 
Taktfrequenz die Verlustleistung ordentlich hoch.


Der Rest ist dann Einsetzen in die Formeln.

von Purzel H. (hacky)


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Lass mich raten... es geht darum das Maximum an Strom durch eine LED 
treiben zu koennen...

von Mike J. (linuxmint_user)


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Name H. schrieb:
> Lass mich raten... es geht darum das Maximum an Strom durch eine LED
> treiben zu koennen...

Für die Kommunikation mit Sensoren wird er wohl keine großartig hohe 
Leistung benötigen.

@TO
Wie wäre es mit einem externen Transistor um deine Last anzusteuern.

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