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[其他] 【信号的保护】为何串接电阻能保护IO?

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发表于 2019-6-10 11:38:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
首先,串接电阻,是简易的保护,并不是最佳的保护方法。最佳的,推荐是光耦、继电器等隔离电路。

这里谈的是简易的保护电路,适合单片机IO为输入时限流。之所以发这帖子,是因为很多新人问这问题,我们讲一下串接电阻的保护原理。

由于闩锁效应,CMOS的单片机,很容易出现由于IO过流过压,从而导致单片机的电源烧掉,表现为3V3和GND短路,或者芯片发烫。一般单片机的IO承受电流是10MA左右(具体要查芯片datasheet,这里只是大概的),越高速、越低功耗的单片机,往往承受的电流值也越低。

假设外设输出的信号是5V,串接1K电阻,那么电流2MA(很安全的电流)情况下,电阻分压已经有2V,换句话说,给单片机的电压就剩下3V,起到保护的作用。

电阻,取值多少比较好?
如果信号是高频的(例如1MHZ),那高电阻,就会由于RC滤波电路那样,起到延时的作用,从而导致波形失真。

如果是低频的,那影响不大,可以用高阻值的电阻。

根据压差,和安全电流,例如:(5V-3.3V)/2MA = 0.85K欧姆,即可求出大概的阻值。安全起见,选1K欧姆。当然,你担心还是不够用,可以选4.7K,只要信号不是高频信号,那就没问题的。

上述的公式,纯粹初中物理知识:R=V/I ,这样还看不懂的同学,自己反思了(太多人问,才说这句话)。



串接电阻保护IO,不适合IO输出的情况!
例如:电机驱动,舵机。这类会反向产生高压,给PWM信号灌入高电压电动势,而单片机PWM为输出状态下,强行被灌入高压而烧坏。这种特殊情况,推荐光耦等隔离电路来保护。
当然,输出情况下,串接电阻,也可起到一定的保护作用,例如单片机输出髙电平,引脚却短接低电平,串接1k的电阻,3.3V压差,可产生3.3MA的输出电流,可承受。






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