Перейти к содержанию

Наведённый ток через защитные диоды

У каждого вывода микроконтроллера есть защитные диоды к питанию и к земле. Если напряжение на выводе выходит за эти пределы, через диоды течёт ток — его называют наведённым. Даташит разрешает лишь небольшой такой ток, и превышать его нельзя.

Обновлено Редакция GAW

Наведённый ток (injected current) — ток через защитные диоды вывода микроконтроллера. У каждого вывода есть диод к питанию и диод к общему проводу: пока напряжение на выводе лежит между землёй и питанием, они закрыты. Если напряжение поднимется выше питания или опустится ниже земли, соответствующий диод откроется, и через него в микросхему потечёт ток. Даташит допускает лишь небольшой такой ток.

Допустимые значения STM32F103

ВыводНаведённый ток
обычный вывод±5 мА
вывод FT−5 / +0 мА
все выводы вместе±25 мА

Значения — из таблицы 35 DS5319. У выводов FT верхний защитный диод подключён не к VDD, а к отдельному узлу (RM0008, рисунок 14), поэтому положительный наведённый ток для них не предусмотрен: такой вывод выдерживает 5 В сам.

Когда возникает

  • 5 В на вывод не FT, на вывод с включённой подтяжкой или на незапитанный микроконтроллер — ток идёт через верхний диод.
  • Выбросы и помехи на длинных линиях — короткие импульсы выше питания и ниже земли.

Если сигнал может выйти за пределы питания, ток ограничивают последовательным резистором так, чтобы он не превысил допустимый. От мощных импульсов перенапряжения внешние линии защищают TVS-диодами: защитные диоды вывода рассчитаны только на миллиамперы. Структура вывода и все электрические параметры — в статье о GPIO STM32.

Частые вопросы

Можно ли подать 5 В на обычный вывод STM32 через резистор?

Только если резистор ограничивает ток через верхний защитный диод значением из даташита: у STM32F103 — не больше 5 мА на вывод и 25 мА на все выводы вместе. Например, при 5 В на входе и питании 3,3 В резистор не меньше (5 − 3,3) / 5 мА = 340 Ом ограничит ток с запасом — без учёта падения на самом диоде. Надёжнее использовать вывод FT, который выдерживает 5 В без тока через диод.

Почему вывод FT не принимает положительный наведённый ток?

У выводов FT верхний защитный диод подключён не к VDD, а к отдельному узлу, чтобы вывод мог держать 5 В при питании 3,3 В. Поэтому для них даташит STM32F103 разрешает только отрицательный наведённый ток, до −5 мА, а положительный — 0.

Чем опасен наведённый ток?

Защитные диоды рассчитаны на миллиамперы: большой ток через них повреждает вывод. Кроме тока одного вывода даташит ограничивает и суммарный наведённый ток — ±25 мА у STM32F103, — поэтому одновременно выводить за пределы питания много выводов нельзя. Особенно осторожно нужно подавать сигналы на выключенный микроконтроллер.

Источники

  1. STMicroelectronics. STM32F103x8, STM32F103xB datasheet (DS5319) — табл. 35 — наведённый ток: выводы FT −5/+0 мА, остальные ±5 мА, сумма ±25 мА
  2. STMicroelectronics. RM0008 Rev 21. Reference manual: STM32F101xx–STM32F107xx — рис. 13–14 — структура вывода с защитными диодами; у выводов FT верхний диод подключён к узлу VDD_FT

Нашли ошибку?