電流倒灌是怎么產(chǎn)生的？它有什么危害？怎么解決？

一、概念

       倒灌就是電流流進(jìn)IC內(nèi)部。電流總是流入電勢(shì)低的地方，比如說(shuō)電壓源，一般都是輸出電流，但是如果有另一個(gè)電源同時(shí)存在，并且電勢(shì)高于這個(gè)電源，電流就會(huì)流入這個(gè)電源，稱為倒灌。

二、危害

1. 電流太大會(huì)將使IO口上的鉗位二極管迅速過(guò)載并使其損壞。

2. 會(huì)使單片機(jī)復(fù)位不成功。

3. 會(huì)使可編程器件程序紊亂。

4.會(huì)出現(xiàn)閂鎖效應(yīng)。

三、原因

       當(dāng)兩個(gè)單片機(jī)進(jìn)行串口通信，如果其中一個(gè)單片機(jī)斷電，另一個(gè)單片機(jī)繼續(xù)供電，正常運(yùn)行。那么沒(méi)有斷電的單片機(jī)的IO口給斷電的單片機(jī)的IO口供電，并同通過(guò)上拉保護(hù)二極管向斷電的單片機(jī)進(jìn)行供電?；蛘哒f(shuō)兩個(gè)單片機(jī)供電電壓不一樣，電流就會(huì)從供電高的一方流向供電低的一方。

(也就是上圖中的VDD會(huì)被抬高)

2.電流倒灌解決措施

?方法1：加一個(gè)串阻

       加一個(gè)小電阻，可以防止過(guò)流損壞二極管D1，還可以進(jìn)行阻抗匹配，因?yàn)樾盘?hào)源的阻抗很低，跟信號(hào)線之間阻抗不匹配，串上一個(gè)電阻后，可改善匹配情況，以減少反射，避免振蕩等。也可以減少信號(hào)邊沿的陡峭程度，從而減少高頻噪聲以及過(guò)沖等。但不能解決灌流在Vcc上建立電壓。一般情況下就會(huì)選擇串阻，取值范圍是幾歐到1K歐，根據(jù)實(shí)際情況而定，小編我喜歡取330歐。

?方法2：加串阻和二極管

       在信號(hào)線上加二極管D3及上拉電阻R1，D3用于阻斷灌流通路，R1解決前級(jí)輸出高電平時(shí)使G1的輸入保持高電平（因?yàn)槎O管有壓降）。此方法既可解決灌流損壞二極管D1的問(wèn)題，又可解決灌流在Vcc上建立電壓。缺點(diǎn)只適用于速率不快的電路上。如果單片機(jī)IO口比較脆弱，或者兩邊電壓不也一樣需要低成本進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，且是單一方向，速率比較低（比如串口）的時(shí)候就可以選擇該方案。二極管要選擇肖特基二極管才比較好

?方法3：加一個(gè)Buffer

這是我們部門最常用和有效的做法。

部門一般用的是這種帶開漏輸出的Buffer，除了防倒灌外，其還可以通過(guò)改變輸出端的電壓，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換（比如輸出端5V）

注意，如果是下面這種非開漏輸出的buffer，那么輸出端的高電平是由buffer的供電電源決定的。（如TI的SN74AUC2G126）

PS：Buffer的其他作用

1.提高驅(qū)動(dòng)能力 Buffer是一種寬高比很大的mos管，寬高比大意味著電流大，驅(qū)動(dòng)能力高。在扇出很大的wire中插入buffer可以提高帶負(fù)載能力，常見于時(shí)鐘樹中。 2.確保信號(hào)時(shí)序正確 當(dāng)一條wire很長(zhǎng)時(shí)，延遲很大（delay正比于長(zhǎng)度的平方，設(shè)長(zhǎng)度為1，delay為1），這時(shí)在中間插入buffer，wire delay變?yōu)?/4+1/4=1/2，只要buffer delay小于1/2，則buffer的插入可以縮短wire delay。 當(dāng)一條wire的延遲不大時(shí)，如果有hold violation（表現(xiàn)為數(shù)據(jù)到達(dá)過(guò)快，需要滯后到達(dá)），則插入buffer，利用buffer delay可以修正這個(gè)hold violation。

參考文獻(xiàn)：