在MCU（微控制器）的GPIO（通用输入输出）引脚设计中，漏电流（Leakage Current）、灌电流（Sink Current）和拉电流（Source Current）是三个关键电气参数，它们分别对应不同的工作状态和电路行为。
【】 漏电流（Leakage Current）
定义：当GPIO引脚处于高阻态（Hi-Z）或未激活状态（如输入模式、模拟模式）时，由于半导体物理特性（如MOSFET的亚阈值导通、寄生二极管效应等导致的关断不完全）产生的微小电流。
特性
• 方向：双向（从引脚流向GND或从VDD流向引脚，取决于内部电路）。
• 典型值：nA级到µA级。
• 影响因素：温度升高或电压增大会加剧漏电流。
• 影响：
o 高阻抗电路：导致电压测量误差（如分压电路、传感器接口）。
o 低功耗设计：增加待机功耗，缩短电池寿命。
解决方法
• 外部增加上拉/下拉电阻（如10kΩ），远小于等效漏电阻（如1MΩ）。
• 软件配置：未使用的引脚设为输出模式（固定电平）或模拟输入（某些MCU模拟输入漏电流更低）。
• 选择低漏电流MCU。
【】 灌电流（Sink Current）
定义：当GPIO配置为输出低电平时，外部电路通过该引脚向MCU内部"灌入"电流（电流从外部电源经负载流向MCU引脚，最终到地）。
特性
• 方向：外部电路→引脚→MCU内部GND（负电流）。
• 典型值：mA级（如STM32单引脚灌电流能力通常为8~25mA）。
• 关键限制：
o 超限可能导致引脚损坏或MCU复位。
• 典型应用：
o 驱动共阳LED（阴极接MCU引脚，阳极接VDD）。
o 低端驱动继电器或MOSFET。
设计要点
• 计算限流电阻：
R=(VDD−V负载)/Isink
例如：驱动LED（VLED=2V，目标电流10mA），R=(3.3V−2V)/10mA=130Ω。
• 若负载电流超过MCU能力，需外接扩流器件（如三极管、MOSFET）。
【】 拉电流（Source Current）
定义
当GPIO配置为输出高电平时，MCU从内部电源（VDD）通过引脚向外部电路"拉出"电流（电流从MCU引脚流向外部负载到地）。
特性
• 方向：MCU内部VDD→引脚→外部电路→GND（正电流）。
• 典型值：mA级（与灌电流对称，如STM32拉电流能力同样为8~25mA）。
• 典型应用：
o 驱动共阴LED（阳极接MCU引脚，阴极接地）。
o 高端驱动电路。
设计要点
• 限流电阻计算同灌电流，方向相反。
• 高电流负载需外接驱动（如PMOS、高边开关）。
【】实际应用场景
场景1：漏电流影响高阻传感器
• 问题：MCU的ADC引脚接1MΩ热敏电阻，漏电流1µA导致压降误差1V。
• 解决：并联电容（100nF）稳定电压。
场景2：灌电流驱动LED
• 电路：LED阳极接3.3V，阴极接MCU引脚（低电平点亮）。
• 计算：若MCU灌电流限值8mA，LED电流需5mA → R=(3.3V−2V)/5mA=260Ω。
场景3：拉电流驱动蜂鸣器
• 电路：蜂鸣器一端接MCU引脚（高电平驱动），另一端接地。
• 注意：蜂鸣器启动电流可能超限，需加三极管驱动。