Esta pregunta se deriva de la respuesta a otra pregunta Cuál es la corriente de entrada del 74HC595
La respuesta hace una nota al OP, que debe considerar también la capacitancia de disipación de energía.
Mi pregunta es ¿qué capacidad de disipación de energía? Y ¿dónde entraría en juego en términos de diseños?
La disipación de energía de un chip CMOS puede considerarse como la suma de la disipación de energía estática (corriente de fuga por tensión de alimentación) y la disipación de energía dinámica.
La disipación de energía dinámica se compone, a su vez, de la disipación de energía relacionada con la conmutación de los nodos y controladores internos y la disipación de energía relacionada con la conmutación de la capacitancia de carga externa. Cada vez que se carga y descarga (un ciclo) un condensador se consume energía E = \$ \frac {C V^2}{2}\$ por lo que si la frecuencia es \$f_0\$ entonces el consumo dinámico de energía es P = \$ \frac {f_0 C V^2}{2}\$ (por nodo). La mitad de la energía transferida se pierde en forma de calor en cada borde.
En el caso del 74HC595, el consumo dinámico interno es entonces
\$ P_{dyn int} = \frac {f_0 C_{PD} V^2}{2}\$ (especificado en la hoja de datos como con todos los bits de conmutación)
Para obtener la disipación de potencia total, se debe sumar la disipación de potencia estática, la disipación de potencia dinámica interna anterior y la disipación debida a la capacitancia de carga en cada salida
(igualmente será \$ \frac {f_0 C_L V^2}{2}\$ para chaque de salida).
Aunque la disipación de potencia estática está relacionada principalmente con la tensión de alimentación, hay que tener en cuenta que la disipación de potencia dinámica es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación, por lo que una reducción de la tensión de alimentación de 5V a 1,8V (2,8:1) reducirá el consumo dinámico de energía en un factor de 7,7:1.
Por tanto, si eres un diseñador de placas y te interesa el bajo consumo, puedes utilizar la frecuencia más lenta y (sobre todo) el menor voltaje de alimentación posible. Si eres un diseñador de chips, quieres que las piezas funcionen con tensiones de alimentación muy bajas (lo que significa que no pueden manejar tensiones relativamente altas en general). Como efecto secundario, estos transistores tienden a tener más fugas, por lo que la disipación de energía estática aumenta incluso para los transistores que no conmutan en absoluto.
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