单片机IO电流倒灌

百科 2024-12-16 11:29 广东

最近在某视频上看到了一个博主因为IO口电流倒灌导致ADC参考基准电压不准，致使ADC采样数据不准。抱着什么是IO电流倒灌的疑问，学习了一些文章，防止以后踩坑。并在下面做一下对IO口电流倒灌的总结。

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# 一、什么是IO电流倒灌

# 二、电流倒灌的危害

# 三、防护电流倒灌的方法

一、什么是IO电流倒灌

电流通过IO口保护二极管倒灌到单片机VDD，单片机的每个IO口都会有一对保护二极管，当IO口外部电压大于VDD＋一个二极管压降时，保护二极管就会打开，电流就会倒灌到VDD。

这种倒灌现象主要出现在不同电源供电的系统上，例如两个单片机串口通信，一个是5V供电的51单片机，另一个是3.3V供电的STM32单片机。正常通信或者STM32断电时。电流会从51单片机TX引脚向STM32单片机RX引脚倒灌，再从RX端的保护二极管倒灌到STM32单片机的VDD端，致使系统运行混乱。当51单片机断电时，电流会从STM32的TX引脚向51单片机RX引脚倒灌，并通过RX端保护二级管倒灌到51单片机的VDD,使系统不能完全断电，可能会无法下载程序，因为51单片机下载程序需要重新上电。

二、电流倒灌的危害

1、导致系统混乱，例如ADC采样不准，系统变慢。当ADC采样没有提供单独的电压准时，当系统供电电压变化时，就会导致基准变化，使采样的数据不准。
2、可能会导致系统无法断电，无法下载程序（例如51单片机）。即使系统供电断开了，但是倒灌的电流持续为系统供电，使系统无法完全断电。
3、严重可能会烧坏单片机。当倒灌的电流过大时，导致系统供电电压逐渐增大，当系统电压大于单片机电源端最大承受电压时，单片机就会烧坏。

三、防止电流倒灌的方法

方法：在单片机系统供电电源端加稳压二极管。在串口通信端口加保护器件，Tx端串联一个限流电阻，在RX端串联一个二极管。系统供电端加稳压二极管的作用是当出现电流倒罐时，系统端的电压升高时，通过稳压二极管向地端泄放过高的电压，使系统工作在稳定的电压范围。TX端串联限流电阻的作用是当出现电流倒灌时，限制倒灌的电流。RX端串联反向二极管的作用是将电压通过二极管的反向截止隔离开，避免出现电流倒灌。虽然加这些保护期间可以避免电流倒灌，但是一定程度会影响串口通信速率。若是不追求高速通信，可以加这些保护器件。

作者：爱写代码的猫

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