【技术大神】由MCU的可承受输入电流谈电路设计

时间： 2019-07-02 来源：技术大神活动文章

由于工作关系，笔者经常接触到很多设计工程师，尤其是硬件设计工程师，咨询关于MCU的可承受输入电压和电流的问题。其实这些问题都跟硬件的设计电路有着息息相关的联系，甚至在某种程度上反过来影响着我们电路的设计。在这里笔者针对瑞萨电子的R5F10PPJ这款MCU结合项目中遇到的一些实际例子做一个分享。

为了便于接下来的说明和理解，以下面表的引脚来进行举例，该引脚的可承受输入电流是0.4mA。当然其它的引脚的数据可能是不一样的，使用的时候请参考相应的手册，查找对应的数据。

0.4mA就是该引脚允许输入的最大电流，如果输入的电流大于这个值，则该引脚很有可能会被烧毁。之前有工程师问：该引脚所能承受的最大电压是多少？其实这个问题问的不是很专业，因为从电压的角度来说，所承受电压的数据是很明显的，比如VDD+0.7，外部输入的电压若超过这个数值，就得考虑外部电路分担多余的电压，比如下面的电路：

当VBAT1的电压是12V时，如果直接把12V加到MCU PIN上，肯定会把引脚烧毁。这时候我们可以在VBAT1和PIN之间串一个电阻，但应该串联多大的电阻呢？考虑到MCU引脚的钳位作用，所以电阻右端的电压会被钳位到5.7V左右，那么电阻上应该分担的电压是12 - 5.7 = 6.3V，6.3V / 0.4mA = 15.75 K欧姆。所以为了保证输入MCU引脚的电流小于0.4mA，那么我们选择电阻的时候绝对不能小于上述算得的“理论值”。

之所以称上述的值为“理论值”，是由于在很多应用中由于静电或系统干扰等原因，很难保证VBAT1的值可以稳定在12V或以下。如果我们选择的电阻的阻值非常接近上述计算的“理论值”的时候，则可能会导致设计产品在初步测试的时候没问题，但是经过一段时间的运行后引脚被烧毁。

考虑到上述原因，在设计电路时需要多考虑一些冗余。下面是笔者使用的一个电路，跟大家做一个分享。

由于分压电路和MCU引脚的钳位作用，所以引脚的电压大概在5.7V，再加上R79的分流，这样理论上输入MCU引脚的电流只有不到10uA，这时候的阈量就非常的大。同时，在设计的时候加上C34，并且在布线的时候尽量的靠近引脚，这样即使有静电直接打到引脚上，C34也可以及时地给分担消化掉。

下面是笔者一直采用的一个按键电路，同样，在这个电路中既考虑了MCU 引脚所能承受的电流，又考虑到了静电的影响，可供各位读者参考。

当然，由于各个应用的环境千差万别，很难找到一个在各个应用中都适用的电路，每一种电路的设计都需要充分结合产品的应用环境。本文希望从MCU引脚输入电流的角度跟读者作一个分享，希望对广大工程师在设计电路的时候能够有所帮助，让大家更好的理解和应用MCU引脚的输入电流这个参数。

作者：简单的匠人

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全部评论（6）

用户_8239 Lv7. 资深专家 2018-03-03

真正的能量看电流。
大虾 Lv6. 高级专家 2018-01-20

很有收获，记得我们总工说过，电路设计时考虑电流的人比考虑电压的人更厉害些，
可乐加冰 Lv3. 高级工程师 2017-12-28

之前未关注这个问题，现在有理论依据了
我就是我 Lv7. 资深专家 2016-08-13

通俗易懂
用户_5401 Lv4 2016-08-12

学习了。

用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-08-12

这个对硬件设计是很重要的

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