[应用相关] 如果非 5V 容忍管脚,输入电平超过芯片的 VDD + 0.3V 的高电压会有什么问题

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 楼主| 发表于 2025-2-28 16:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
有以下两种问题: 1. 此高电压透过芯片内部路径抬升 VDD/VDDA 电压,此高电压也会透过 ADC 内部干扰其他 ADC 通道输入信号源,因此导致任一 ADC 通道采样结果都不准确

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2. 因芯片内部设计,此高电压在 64 和 48 管脚封装内会干扰 HEXT,导致其无法起振或起振后又停振
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综合以上影响,任何外部器件其输出超过 VDD + 0.3V,不可直接与非 5V 容忍管脚连接。此时建议这类器件输出信号源先经一电阻分压网路将输出分压到 VDD 以下,再连接到非 5V 容忍管脚,如此可避免上述问题发生。AT32MCU 的管脚具有片内下拉电阻(RPD),分压网路可以以信号源串接一外接电阻(RIN)连接至非 5V容忍管脚,再配合软件使能该管脚之片内下拉电阻,而形成最简单的电阻分压网路。

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考虑片内下拉电阻值工艺徧差可能,选择 RIN 时应满足以下两个条件:

(1) 以 RPD 最大值估算分压后 VPIN 需低于 VDD

(2) 以 RPD 最小值估算分压后 VPIN 需高于 VIH 最小值规格

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例如:若 VDD = 3.3V,VIN = 3.8V,可选择 RIN = 30 kΩ

(1) 3.8×120/(30+120)=3.04V,低于 3.3V

(2) 3.8×70/(30+70)=2.66V,高于 0.31×3.3+0.8=1.823V

遵守以上条件可避免非 5V 容忍管脚承受电平超过 VDD + 0.3V 以上电压,并使器件输出之高电平经分压后仍可被管脚认得为输入高电平。


发表于 2025-3-9 19:35 | 显示全部楼层
芯片内部的晶体管、二极管等半导体器件都有其特定的耐压范围。
发表于 2025-3-9 20:55 | 显示全部楼层
长期或持续的过高电压输入还可能对IO口造成物理损坏,导致端口无法正常工作或完全失效。
发表于 2025-3-10 11:10 | 显示全部楼层
将外部器件的输出信号通过电阻分压网络分压到VDD以下
发表于 2025-3-10 14:16 | 显示全部楼层
异常的高电压和大电流会产生较强的电磁辐射,可能会对周围的其他电路和设备产生电磁干扰,降低整个系统的电磁兼容性(EMC)。
发表于 2025-3-10 17:22 | 显示全部楼层
过高的输入电压会使芯片内部的电阻等无源元件承受的功率超过其额定功率。
发表于 2025-3-11 12:00 | 显示全部楼层
一般超这点没事吧
发表于 2025-3-11 13:54 | 显示全部楼层
通过3.3V单片机的GPIO直接驱动5V继电器或传感器
发表于 2025-3-11 15:49 | 显示全部楼层
高压噪声可能耦合到其他IO口或电源,引发误动作。
发表于 2025-3-11 19:16 | 显示全部楼层
过高的电压可能会超过IO口的耐压范围,导致内部电路损坏,使得IO口无法正常工作。
发表于 2025-3-11 22:19 | 显示全部楼层
芯片的逻辑电路是按照正常的输入电平范围来设计和工作的。当输入电平超出正常范围,特别是超过 VDD + 0.3V 时,芯片可能无法正确识别输入信号的逻辑状态。
发表于 2025-3-12 15:06 | 显示全部楼层
高压导致芯片内部寄存器或逻辑电路进入异常状态,无法恢复
发表于 2025-3-12 16:49 | 显示全部楼层
可能导致电源不稳定,进而影响芯片的正常工作。
发表于 2025-3-12 18:32 | 显示全部楼层
过高的电压可能会直接损坏 IO 口内部的晶体管、二极管等半导体器件。
发表于 2025-3-12 20:14 | 显示全部楼层
超过此值会突破器件的物理保护机制。
发表于 2025-3-12 22:12 | 显示全部楼层
通过合理计算,选择满足条件的电阻值
发表于 2025-3-14 10:00 | 显示全部楼层
ESD二极管持续导通,导致额外静态电流
发表于 2025-3-14 11:42 | 显示全部楼层
可能导致GPIO误读为高/低电平。
发表于 2025-3-14 13:23 | 显示全部楼层
长期处于高电压输入状态下,还可能会使器件发热过度,造成永久性的物理损坏,使芯片报废。
发表于 2025-3-14 15:30 | 显示全部楼层
过高的输入电压可能会在芯片内部产生电磁干扰,影响其他正常信号的传输和处理。
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