我一直认为零件的绝对最大额定值是您不得违反的极限。期。故事结局。

但是，另一位工程师认为，可以超过微控制器I / O引脚上输入电压的绝对最大额定值。具体来说，他想将电流限制为30uA的5v施加到绝对最大电压为3.8v（Vdd + 0.3V <= 3.9V）的微型计算机上。论据是钳位二极管将照顾过剩的电压。

我在数据表中找不到有关微型计算机上I / O硬件的任何信息。

什么时候可以超过零件的绝对最大额定值？

数据表

用户指南

它从不安全到超过最大额定值。例如，如果制造工艺偏离规范，即使在额定值范围内的某个点运行，也可能导致故障（我曾在原型运行浸泡测试中使功率晶体管发生故障，并且制造商承认存在故障）。

您所操作的“安全”区域越远，早期故障的机会就越大。也许几秒钟，也许几个月-通常情况下，该分析将不存在。很少（有时随着设备的成熟而越来越普遍），制造商可能会放宽一些最大额定值，尤其是与限时应力有关的额定值。

在指定的情况下，您已经确定绝对最大额定值可能是近似值。其合理的，高驱动阻抗电流可以在销相当可靠地在不超过击穿电压接受（而且可能不要超过额定这样，因为引脚将夹）。如果硅的意外部分在各种电压状态下导通，则还存在闭锁的风险。$\mu A$

不要指望它能在100,000个使用寿命为10年的零件中工作。如果您可以忍受偶发的灾难性故障，那么设计仍然是合理的。如果它的调试端口在价格为5美元的产品上具有6个月的使用寿命，那将更合理。

超过绝对最大额定值是一个坏主意。

在某些非常有限的情况下，小心地将某些事情推到极限之外可能值得冒险。这可能适用于一次性情况，例如，您知道温度将始终低于25°C，并且您认为自己可以避免其他方面的违反。它也可能适用于您一无所有或可能起作用的McGyver型情况。

在生产设计中不能超过限制。

在您的特定情况下，可能有两个限制，一个引脚上的最大电压和该引脚上的最大电流。如果限制为30 µA，您实际上并没有施加5V。仅通过保护二极管的电流为30 µA，可能实际上并未超过最大电压。仔细阅读数据表。

我曾经碰到过Atmel 的应用笔记（不是TI，我知道-仍然很有趣），它宽容了这样的构造...用于电源的零交叉传感！

为了保护器件免受高于VCC和低于GND的电压的影响，AVR在I / O引脚上具有内部钳位二极管（见图-1）。二极管从引脚连接到VCC和GND，并将所有输入信号保持在AVR的工作电压范围内（请参见下图）。任何高于VCC + 0.5V的电压都将被迫降低至VCC + 0.5V（0.5V是二极管上的电压降），而低于GND-0.5V的任何电压将被迫升高至GND-0.5V。

...

串联输入电阻是一个1MΩ电阻。不建议钳位二极管的导通电流超过最大1mA，然后1MΩ将允许大约1,000V的最大电压。

因此，显然Atmel认为以这种方式在其MCU上使用钳位二极管是可以的，最高可达1mA。（尽管您可以争论应用笔记的权威性）

就个人而言，我仍然不确定要怎么看。一方面，如果Atmel指定可以通过钳位二极管提供最大1mA的电流/吸收电流，那么如果您完全远离该电流，则我认为没有问题（并且30μA当然可以满足要求）。同样，如果以这种方式使用，则实际上不会超出电压规格。毕竟，二极管会将其钳制下来。

另一方面，是确定使用钳位二极管也是这样吗？我从未在数据手册中找到有关钳位二极管电流的任何信息，因此，唯一的应用源是一个应用笔记。

因此，您可以尝试从TI查找说明通过钳位二极管的最大电流的文档。也许他们的数据表或应用笔记中也包含信息，以允许或禁止这些用法。

但是，为了安全起见，最好增加自己的钳位二极管，最好是低Vf的钳位二极管，即肖特基二极管。或使用简单的分压器。这样一来，您就不必担心是否违反规格。

更新，2019年8月

当我在这个答案中遇到应用笔记时，我实际上是在做一个爱好项目，最终我将这种构造用于主电源过零检测。（有关更多详细信息，包括原理图，请参阅此问题；它是R8 / R9）。

该电路通过2MΩ将230VAC直接连接到ATTiny85上的PB3，通过ESD二极管产生约58µA RMS / 163µA的峰值。我还是不太确定如何看待整个事情。我使用它的动机是该项目在某种程度上是极简主义的练习 ; 看看我可以减少多远的电路，并且仍然可以正常工作。

无论如何，经过三年的广泛使用，MCU仍然可以正常工作。

这样，您便会得出\ _（ツ）_ /¯

关于总体上超过绝对最大额定值，我认为其他答案已经解决了这一问题（即不这样做）。

关于I / O引脚的绝对最大额定电压，它看起来有点复杂。在（通常）I / O具有连接至VCC和GND的内部保护二极管的情况下，您需要考虑两个绝对最大值：绝对最大电压和绝对最大注入电流。如果您没有超过绝对最大电压，那您就没事了。另一方面，如果您的输入电流被限制为低于绝对最大注入电流（例如，使用电阻器），应该可以的:)）。描述这一点的优秀应用笔记为：http : //www.nxp.com/assets/documents/data/en/application-notes/AN4731.pdf

专门针对您列出的设备，我无法找到绝对最大注入电流的任何值。

在这种情况下，当您接近极限和/或找不到所需的数据时，我总是建议您直接与制造商联系，并与他们的一位应用工程师讨论问题（不要害怕）向制造商伸出援助之手，他们通常会非常乐意为您提供帮助！）

工程师的想法虽然可能是对的，但当然不是明智的。

钳位二极管用于不可预见的情况。它们并非旨在补偿无知和草率的设计。这样一来，所有的安全裕度都消失了。设计，制造商或其他原因导致的设计公差稍差一些，而设计失败。当技术人员笨拙地在不了解背景的情况下出现这种情况时，他或她可能会浪费大量时间来确定会发生什么。

因此，不要遵循规范。

由于没有在其他答案中提到，因此超过微控制器一个引脚的最大额定值也会导致以下结果：

• 如果在微控制器加电之前（甚至几微秒）应用微控制器，则可能导致微控制器闩锁并导致灾难性的故障。

• 如果在微型计算机完全关闭或关闭时施加电流，则该电流将通过保护二极管流入其电源轨，从而对其供电或阻止其完全断电。

EEBlog的Dave Jones拥有一个很好的视频，演示了此行为。

Ω比较安全的解决方案是使用TVS二极管钳位过压，而不是依赖于器件泄漏的有效串联电阻。R系列将限制电流，而AS LONG将限制电流，因为该电流是安全的，连续的，应该没问题。但是中频电容耦合和ESD保护受到损害，低Z钳位TVS钳位二极管最好（3.6V TVS）至Vcc。

该答案可能会使用欧姆定律，并带有一些合理的估计值而不是精确值。

当超过绝对绝对最大值时，失败或婴儿死亡率的可能性急剧上升。

MTBF可能从数十年到微秒，这取决于哪个参数和超出的数量。

• 这是限制接口电流并保护其免受ESD影响的方法。

与所有二极管一样，ESD钳位二极管的额定压降为一定的额定电流下的Vf，If和常常分两级，其间串联一个限流电阻，以将3kV尖峰衰减至小于0.5V或小于Vgs。阈值CMOS。这些ESD二极管通常由于结尺寸小而限制为5mA DC电流，以获得1pF的小反向偏置电容，以实现接口的快速响应以及二极管的快速响应。

假设100pF标准放电的ESD额定保护为1kV @ 5mA。所有二极管的内部ESR与W额定功率成反比。

我们可以估计第一个二极管上的电压降和ESD二极管的5mA典型电流极限下的电压降。如果我们估计Vf = 1V，那么我们看到它可能是一个5mW的二极管（5mA * 1V），其ESR估计为1 /（5mW）= 200欧姆。

但是超过200欧姆的1kV ESD会在第一个二极管上产生5V尖峰。

因此，我们需要一个串联的10K的第二个二极管。现在，ESD尖峰为5V / 10k = 0.5V，正好低于CMOS门的Vgs亚阈值触发电平。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

在这种情况下30 uA小吗？

如何计算钳位二极管中的功耗，除以二极管体积（即查找几何尺寸），然后查看施加此峰值应力水平时二极管中的硅加热的速度有多快？达到吗？它会融化吗？

这些是简单而合理的计算，您可以用来了解正在发生的实际负荷并与您的同事进行探讨。如果您可以涵盖热效应，电压应力，来自杂散电容（1）的dV / dt等，那么您可能已经有了设计。

但是我怀疑您会发现至少有一个问题会挫败野心（也许这就是为什么它们是绝对最大限制；-)。

（1）所关注的杂散电容是一个跨过限流电阻的杂散电容，该杂散电容将通过那个很小的保护二极管放电，并且可能没有足够的热容量，尤其是在即使它能够幸存的情况下，它也会承受稳定的直流电源负载的情况下。 。

对于大多数Microchip PIC器件，这将起作用并且也在规范范围内。限流器（30µA）用作分压器。

有时候，如果您所做的事情在第一次使用时就可以打破，那么您可以不用在意评分。假设您要制作一个控制器来驱动电磁阀，该电磁阀释放烧瓶中的气体。释放气体后，它将毫无用处。在这种情况下，您可以仅用晶体管驱动电磁阀。关闭时，它将断开，使电流在其集电极和发射极之间流通。没关系，因为不再需要该设备。

也许不是严格意义上的电子设备，而是热释火器。一段镍铬合金线和12V汽车电池。爱好火箭的人总是这样做，以发动他们的引擎。

保险丝的相似之处在于它的额定容量被设计成可以安全地破坏。