如何防止热插拔烧坏单片机

大家都知道一般USB接口属于热插拔,实际任意带电进行连接的操作都可以属于热插拔。我们前面讲过芯片烧坏的原理,那么热插拔就是导致芯片烧坏的一个主要原因之一。

在电子产品的整个装配过程、以及产品使用过程经常会面临接口热插拔或者类似热插拔的过程。

比如:

1、PCB测试点的顶针测试

2、排线插拔安装

3、接插件安装

4、通信接口连接

5、模块插拔

那么在热插拔过程可能发生什么?

以下面这个电池排线接口为例:

插入过程中可能出现斜插,将导致12V加到MCU的IO上,或者GND没有有效接入,导致系统浮地,MCU IO变成0V,GND则被抬高。

这两种情况都将导致IO出现远高于VDD的电压或低于VSS的负压。

在插拔过程也确实抓到了IO口和VSS之间产生了极大的负压。

那么当IO口电压超过手册中的范围会发生什么?

负压将会导致GND到IO之间二极管导通产生负电流,正压过压导致IO和VDD之间二极管导通产生正电流。

那么这个电流能有多大呢?

如果PCB线路上没有限流电阻二极管导通时电流可到1A+,足以在1ms(毫秒)时间对芯片内部造成热损伤。

那么当我们添加限流电阻后,以100Ω为例、-3V为例,可以计算出电流 (3-0.3)/100=27mA,将被限制在27ma。

所以对于热插拔的防护,最简单低成本的设计就是在接口信号上串联电阻,电阻大小可根据信号类型和速率决定。

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