嵌入式笔记 | 非常容易被忽略的电流倒灌

描述

导读

在嵌入式开发工程中,电流倒灌是一个容易被忽视但可能导致严重后果的问题。本章节将深入探讨电流倒灌的成因、影响以及如何在实际工程中识别和预防这一问题。

电流倒灌问题在5V电平的单片机时代几乎不会发生,主要是因为5V单片的IO耐压值高,单片机内部结构对IO保护设计很好。到了3.3V单片机时代,这类问题有一定的偶发性,但还是很少,尽管单片机IO口耐压值有所降低,但内部保护设计依然很到位,同时单片机上电后到程序运行的时间很短,IO口正确初始化后,能很好的与外设电平进行匹配,也能避免电流倒灌。而到了现在的MPU,处理器规模都比较大,IO口很多,系统电源通常有好几路不同的电压,而且还有严格的上电时序要求,再加上处理器的多级启动,启动时间较长,从上电到完成IO口初始化这段时间,远远比以前的单片机长,这段时间如果不谨慎处理电平,就有可能产生电流倒灌。

电流倒灌是一个非常隐蔽的问题,属于“慢性病”,在产品使用中很难被立即发现,只有在应用现场长时间运行后才有可能出现问题,出现的问题非常多样化,表现各异,就算给出解决办法,效果也不是立竿见影,而是需要通过长时间运行才能验证改善方案的有效性。

如果一个产品在现场运行较长一段时间后出现了故障,而用同一型号产品在实验室却无法复现,在基本定位为硬件问题的情况下,可以考虑排查威廉希尔官方网站 设计上有无存在电流倒灌。结合多年来的应用经验,如下故障/问题可以往电流倒灌方面进行排查:

产品在现场运行几个月后出现偶发性重启或者宕机,更换核心板后故障消失;

产品在现场运行几个月后,网络偶发性异常,或者IO口控制设备异常,更换核心板后恢复正常;

产品在现场运行几个月后,系统开不了机,更换核心板后正常,故障板在实验室更换底板后依然无法启动系统。

电流倒灌却又是一个很常见的问题,在网络上以“IO电流倒灌”为关键词进行搜索,可以找到非常多的相关案例和解决办法的文章,如图1所示。

单片机

图1 网络上的“IO电流倒灌”搜索结果

 

单片机  电流倒灌和IO电流倒灌

 

1. 电流倒灌

电流倒灌是指电流方向与常规流动方向相反的现象。在威廉希尔官方网站 中,电流的方向通常是从电源的正极流出,经由负载流入电源的负极。然而,在某些情况下,如电源电压过高、威廉希尔官方网站 保护措施不足或威廉希尔官方网站 设计错误等,电流可能会反向流动,从电源的负极流回正极,这种现象就称为电流倒灌。

2. IO电流倒灌

IO电流倒灌是指在电子设备中,电流从电源线或信号线流回芯片或威廉希尔官方网站 的现象。这通常是由于电源或信号线的配置不当,或者是因为威廉希尔官方网站 设计错误导致的。

引脚电平冲突也有可能引起IO电流倒灌。例如某处理器引脚默认输出低电平,而所连接外设的引脚默认输出了高电平,此时就会产生从外设到处理器的IO灌电流。

 

3. 电流倒灌的后果

电流倒灌可能产生的后果,在症状上具有不确定性、多样性,以及问题的隐蔽性,经常让人捉摸不透。轻则可能导致信号失真或不稳定,从而影响设备的性能和稳定性,重则某个或者多个IO工作不正常,或者IO引脚损坏,引起相应外设控制异常,也有引起某些通信接口异常,再重一点就系统死机,出现莫名其妙的故障,更严重的则烧坏CPU,只能走返修途径或者报废。

 

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分