单片机IO额定输入电压超过3.3V会怎么样

lzwml

单片机IO额定输入电压超过3.3V会怎么样 [复制链接]

 

就拿STM32来说，额定电压3.3V，普通作为按键用，悬浮输入。正常电路
  - 按键输入，外置10K上拉电阻到3.3V，低电平有效。
公司奇葩电路
  - 按键输入，分压电阻1:4（或其他比例），分流电阻10K，输入5V，高电平有效。


倘若我将电压提高到5V-6V会损坏吗（不要问我为什么）？我需要的效果是按键按压50ms以内处理器能检测到高低电平跳变。


就是说这个电路我不需求过高的响应速率，只要能检测到信号就行。人体触电时不是说“有电压，无电流，多高的电压都是纸老虎吗”，所以我想提高上拉电阻尽可能减低输入电流，避免损伤处理器，不知道这个能不能满足50ms的响应速率。


补充
这个电路经过测试过，设备工作4年工作可靠，只是后来领导知道后他怕怕，实际应用中 in处电压在4~4.8V

lzwml

还是说说背景吧，这套电路在3个项目中用过。

- 首先最初的电路里IO输入电压没有超过3.3V，只有1.8~2.8V左右。
- 所说的5V-6V其实是电池供电（7-8V）、适配器（12V）经过二极管、电阻等器件降压后的电压。
- 这个 IN 输入口是一键开关机电路的探测口，当检测到高电平处理器就保持该机状态。（注意，IN处没有钳位限定于保护）
- 该电路输入口：2011年FPGA的输入，2012年STM32的输入，2017年mx287的输入

电路的要求是：
无论用电池或适配器供电，在按键按下后处理器都能检测到高电平。

据说FPGA工作良好（不是我负责的项目），我负责的STM32上发现电压太低，处理器识别不到，于是偷偷的调节电路分压比例，使得电压范围在4~4.8V。去年应用在MX287上，同样出现STM32的问题，5V输入时，IO口上的电压只有2.1V，IO状态检测不到。

硬件设计工程师说：按照MX287的官方手册，2~3.3V可被识别为高电平，识别不到肯定是我的驱动跑飞了

我在Linux内核调试时发现，当IO输入电压过低（1.5V）（没法复现2.1V的情况），处理器读取到得IO状态是0/1跳变。
百度到几个有钳位保护的一键开关电路，低电平有效
https://blog.csdn.net/zx7415963/article/details/39519195

cruelfox

STM32 绝大多数的I/O引脚都是 5V-tolerable 的，就是说作为输入可以容许 5V 的电压。 有的引脚不行，具体要看手册。
瞬间超过5V, 也不要达到最大极限，避免损坏。

迈尔风随

一般单片机内部会上稳压二极管钳位进行保护，输入5V也不会出问题，具体还是要看芯片的数据手册中指出的IO最大耐压是多少，当然正常情况是不建议超过芯片的供电电压的

曹伟1993

那STM来说，有一些引脚是有5V适应的，你看芯片数据手册的时候有些IO的的特性会标上FT，也就是所谓的5V适应

lzwml

曹伟1993 发表于 2018-5-10 06:38
那STM来说，有一些引脚是有5V适应的，你看芯片数据手册的时候有些IO的的特性会标上FT，也就是所谓的5V适应

stm32有5v兼容我知道，但我以前项目里使用的管脚不是5V兼容的，是PA1

《STM32的IO口功能、5V兼容IO口列表》
https://wenku.baidu.com/view/7ee2d5d2b9f3f90f76c61bec.html

lzwml

曹伟1993 发表于 2018-5-10 06:38
那STM来说，有一些引脚是有5V适应的，你看芯片数据手册的时候有些IO的的特性会标上FT，也就是所谓的5V适应

实际电路图，分压比2K:7.5K,限流电阻10K，使用IO PA1，不兼容5V

lcofjp

我觉得，当然是我觉得，这样用是没问题的，引脚内部有保护，外部有限流电阻，没啥问题

jishuaihu

我觉得，当然是我觉得，这样用应该是没问题的。不过由于外部电压是会变化的，虽然大部分时间是处于正常的电平范围内，但是由于其他外部原因可能导致数字IO接收到的电平是不稳定的。有限流电阻，在一定范围内的电压变化应该不至于损耗IO电路。
我用过的一键开关机按键跟这个类似，不过我是用这个电平去控制一个三极管的基集，经过电平转换给单片机管脚的。整体电路也有些细微差别

huo_hu

损坏io的主要是电流,电压要很高的程度才会击穿,有电阻限流就没事.
现实中外引信号的直接送io口的时候一定要小心,因为外部情况比较复杂,输入口没有隔离或保护很容易被打坏,这个不是分压电阻能解决的.如果整个按键是做在外壳里面就没问题.

lzwml

huo_hu 发表于 2018-5-10 10:15
损坏io的主要是电流,电压要很高的程度才会击穿,有电阻限流就没事.
现实中外引信号的直接送io口的时候一定 ...

按钮在机壳内，按钮上有硅胶，不导电。
in到处理器还有个叫做UM8411的芯片，防止EMI的。

处理器 IO   ----- UM8411 ----  IN ----- 适配器

https://wenku.baidu.com/view/408d6d31580216fc700afd1d.html

适配器有没有防止瞬间插拔保护我就不清楚了

chunyang

务必看器件手册，对于5V兼容IO，其内电路设计保证了5V安全性。对于非5V兼容IO就要小心了，但问题一般不在过压，因为这类IO对电源有钳位，这时就要看输入电流了。电流过大会烧毁钳位二极管甚至芯片、电源等，但电流不大不超出钳位二极管和电源的调整能力就没事。另外过压时还有个重大隐患，在上电瞬间IO过压可能导致IO闩扣效应，这时只要电源供给能力够强就很容易烧毁器件。

helloxx

其实超过3.3V也没什么吧，一般不是都有一个电压范围吗？只不过我们选定了3.3V，对不对！