Datasheet: Mikrokontroler vs prądy pinów

Autor: Dondu

Artykuł jest częścią cyklu: Mikrokontroler vs prądy pinów

Bardzo często pojawiają się pytania o to, jakie prądy pinów wytrzymują mikrokontrolery. I nie jest to pytanie błahe, ponieważ spotykamy przypadki, w których początkujący podłączają nawet silniki bezpośrednio do pinów mikrokontrolera:

zymen napisał:
Mam silnik krokowy wymontowany z napędu DVD.
Po krótkich próbach udało się nim sterować przy pomocy Attiny2313 bezpośrednio z portów tego mikroprocesora (bez żadnych oporników po drodze, bez tranzystorów).

Działało to ładnie do momentu, kiedy postanowiłem przesuwać tackę - okazało się, że silnik jest zbyt słaby (pewnie zbyt słaba wydajność prądowa portu mikroprocesora).

To oczywiście skrajny przypadek, ale pokazuje jak istotny jest to problem.

Co gorsza, pin pinowi nierówny, czyli w ramach jednego mikrokontrolera mogą występować znaczące różnice. Na to wszystko nakładają się problemy dot. wydzielanej mocy w postaci ciepła oraz sumaryczne ograniczenia prądów dla całych portów, ich fragmentów i pinów zasilających mikrokontroler.

Dlatego nie dziwię się, że ustalenie przez początkującego maksymalnych prądów poszczególnych pinów, stwarza wiele problemów. Mam nadzieję, że niniejszy cykl artykułów (patrz spis treści niżej) wyjaśni wszystkie zagadnienia związane z tym tym tematem.

Zaczniemy od pytania zadanego przez jednego z czytelników:

wisienka
A tak w ogóle ile mA z atmegi8 można wycisnąć (i ile jest zalecane) na wyjściu z jednego pinu aby się nie spalił?

Od wielu lat producenci mikrokontrolerów (i nie tylko) przyjęli, że w datasheet powinna się znaleźć tabelka z maksymalnymi możliwymi parametrami zarówno napięcia jak i prądów, których przekroczenie skutkuje uszkodzeniami mikrokontrolera.

Tabelka ta nosi z reguły nazwę zbliżoną do: Absolute Maximum Ratings
a znajdziesz ją w rozdziale, który ma nazwę zbliżoną do: Electrical Characteristics

W niniejszym temacie posłużymy się dwoma mikrokontrolerami:

Jak widzisz, między mikrokontrolerami mogą występować znaczne różnice w parametrach prądowych pinów oraz informacji zawartych w tabelkach w datasheet.

Ale tabelki, to nie wszystko, są jeszcze wykresy i ukryte informacje :-)
Po kolei omawiam je w poniższych artykułach.

Mikrokontroler - prądy pinów

Spis treści:

• Prądy sink i source (definicje)
• Prądy pinów I/O
• Ograniczenia prądowe portów
• Ograniczenia prądowe pinów zasilających vs moc

Datasheet'y opisanych mikrokontrolerów:

• ATmega8
• PIC18F87K90

Podsumowanie

Jak widzisz, istnieje szereg czynników determinujących możliwości prądowe pinów mikrokontrolera. Dlatego należy uważnie czytać datasheet, by nie natknąć się na sytuację, gdy po zaprojektowaniu i złożeniu prototypu (co gorsza na PCB), nie okazało się, że dzielny mikrokontroler w końcu odmawia posłuszeństwa.

Dlatego projektując urządzenia, w których wykorzystujesz dużą ilość pinów powinieneś bardzo skrupulatnie podchodzić do schematu i podziału funkcjonalności, by nie okazało się, że napracowałeś się przy schemacie i PCB, a urządzenie nie działa prawidłowo lub nawet uszkadza mkrokontroler.

Zawsze sprawdzaj odnośniki do istotnych parametrów, które znajdziesz często pod tabelkami.

Artykuł pokazuje przykłady dwóch rodzin mikrokontrolerów różnych producentów, niemniej jednak mikrokontrolery innych rodzin i producentów, mają podobne ograniczenia i niespodzianki.

Mam nadzieję, że ten mini cykl artykułów wyczerpuje wszelkie pytania w tym zakresie, a jeżeli nie to proszę zadawać w komentarzach do poszczególnych części artykułu.