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单片机IO口设置错误引起的“电路故障”

南山 南山扫地僧 2022-05-20

前言:

很久之前的自己在调试电路遇到的一个问题,欢迎留言区分享自己调试电路时的小插曲。

功能介绍:

如下电路图 1 是某开关控制电路,所用关键元器件是NMOS,我们知道对于:

NMOS:Ug>Us时导通,(简单认为)Ug=Us时截止;

PMOS:Ug<Us时导通,(简单认为)Ug=Us时截止;

但是Ug比Us大(或小)多少伏时MOS管才会饱和导通呢?


图 1

问题点:

单片机软件输出高电平(5V系统)时,无法控制Q1闭合。

分析解决过程:

按照我们设计的预期:对于NMOS来讲,当单片机输出高电平的时候,

栅源之间电压:

Ugs=5*10/11≈4.5V,

查看Q1数据手册如下图 2,MOS管正常的开启电压在1.3V就导通了,在4.5V时候导通电阻Rds就只有75mΩ(Typ)了。

图 2

按道理应该可靠闭合的才对。实测测量Q1栅源之间的电压发现实际电压只有0.38V左右,还不到最小开启电压。这个值显然是单片机输出被电阻分压了,后来和软件同事一起讨论时问了单片机输出口是怎样设置的,带着疑惑去程序中查看,发现控制Q1的IO口被设置成了弱上拉模式,此款芯片的弱上拉相当于是通过100K电阻接到+5V电源上,如下示意图 3:

图 3

经分压计算出Ugs=10/(100+1+10)≈0.45V,跟理论0.39V基本吻合,查到问题关键之后将此IO口改为推挽输出电路就能实现正常功能了。

------------ END ------------

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