gpio引脚可以处理的最小/最大电压/电流值是多少?


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我想开始使用GPIO引脚,但是我担心短路或使用过多的安培数并油炸我的raspi。rasppi可以处理的最小/最大电压和电流值是什么?典型的电压和电流是多少?raspi对短路和类似问题的敏感程度如何?


我见过旨在“保护”您的raspi的板:

我真的不想“扩展”我的raspi的用途,我只是想保护它免受GPIO引脚的炸毁。我打算制作一个缓冲电路,以防止raspi因尝试GPIO引脚而损坏。


在回复中,您会得到很多疯狂的猜测。尽管有关pi gpio的数据有限,但大多数现代IC都将容忍驱动输出与地面之间的临时短路,为它供电的供电轨或其他输出。他们通常无法忍受的是即使只是短暂连接到较高电压的电源,例如同一连接器上的5v引脚。
克里斯·斯特拉顿

为了安全起见,请使用分线板。如果您不想购买一个,那么创建自己的保护电路
并不容易

如果您不使用极高速协议,那么仅使用1K串联电阻就可以在保护和简化之间取得良好的平衡。任何由陪审团操纵的解决方案(特别是如果其有源设备需要电源)都可能会引入意外短裤的其他地方……
克里斯·斯特拉顿

您可以参考此链接elinux.org/RPi_Low-level_peripherals。这对您有帮助。
Shiny Fathima

Answers:


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TL; DR

  • 这是一个3.3V的设备
  • 输出量
    • 所有引脚的最大总数为50 mA。
    • 每个引脚默认为最大8 mA。(重置后返回此配置。)
    • 软件可配置为2 mA至16 mA。获取或吸收的资源不要超过您配置的资源。
    • 不要驱动电容性负载。
  • 输入项
    • 阈值1.8V
    • 最大0.5 mA
    • 使用6Kohm电阻以确保来自3.3V电源的电流不能超过0.5 mA
      • 3.3 V / 6000 Ω = 0.00055

参考文献

来自:http : //elinux.org/RPi_Low-level_peripherals#General_Purpose_Input.2FOutput_.28GPIO.29

GPIO电压电平为3.3V不能承受5V。板上没有过电压保护-意图是对认真接口感兴趣的人将使用带有缓冲器,电平转换和模拟I / O的外部板,而不是直接焊接到主板上。

使用双向逻辑电平转换器可以轻松解决此问题。

来自:http : //www.mosaic-industries.com/embedded-systems/microcontroller-projects/raspberry-pi/gpio-pin-electrical-specifications#rpi-gpio-input-voltage-and-output-current-limitations

GPIO引脚设置为输入

这些是3.3伏逻辑引脚。3.3 V附近的电压被解释为逻辑1,而零伏附近的电压则被解释为逻辑0。GPIO引脚切勿连接至大于3.3V或小于0V的电压源,因为当输入引脚基板二极管(在图1中显示为寄生FET)导通时,可能会迅速损坏芯片。有时可能需要将它们连接到超出范围的电压-在这种情况下,必须通过外部电阻将输入引脚电流限制为一个防止损坏芯片的值。我建议您不要向输入引脚提供或吸收超过0.5 mA的电流

正如@ AutomatedMike在评论中指出的那样,您可以使用每伏 2 Kohm电阻来确保这一点。(3.3 V / 6000 Ω = 0.00055

GPIO引脚设置为输出

Raspberry Pi的GPIO引脚用途广泛,您可以通过 软件修改其许多特性。您可以打开/关闭输入引脚迟滞,限制输出摆率,并以2 mA的增量将源电流和灌电流驱动能力控制在2 mA至16 mA之间。这些属性是为整个GPIO块设置的,而不是逐个引脚设置。


为了防止芯片中的过多功耗,您从该引脚汲取/吸收的电流不应超过其编程限制。因此,如果将电流能力设置为2 mA,则从该引脚汲取的电流不要超过2 mA。


源极/吸收电流能力不限制流入或流出引脚的电流,而仅指定将满足输出信号高/低电压规格的最大电流。如果使用不当,则不管所编程的源极/灌电流,输出引脚都可能因电流过大而损坏。重置后,RPi的GPIO输出设置为8 mA驱动能力。


输出提供的电流来自3.3 V电源,该电源最大只能提供50 mA的电流。因此,您可以同时所有GPIO输出获得的最大值小于50 mA。由于瞬变电流是从3.3 V电源轨上的旁路电容器汲取的,因此您可能能够吸收超过该限制的瞬态电流,但不要压入包络!

警告:

电容性负载还有其他考虑因素。您确实应该阅读此处大量引用的文档


5
0.5mA似乎过于保守,会使RPi无法与大多数传感器(通常至少吸收几个mA)进行接口。这些文档说,RPi默认情况下配置为灌/拉电流为8mA,并且可以配置为灌/灌电流高达16mA。
塞林2015年

@Cerin,您是正确的,我引用了保守数字。您是否注意到您已链接到我引用的同一文档(但没有锚点)?如果人们想突破极限,他们需要阅读该文档并学到更多知识,而不仅仅是我在这里教的内容。我指出他们的方向。我只是不想对它们累计提供超过50mA的电流负责。
布鲁诺·布罗诺斯基

6
8ma和16ma数字是指配置用于输出的引脚。0.5ma用于配置为输入的引脚。只要确保在Vss与引脚之间始终至少有(Vss * 2Kohm)电阻,那么就不会有超过0.5ma的电流流入输入端。
AutomatedMike

如果我在输出True状态的GPIO上连接了大于3.3V的电压,可接受的电流限制是多少?(electronics.stackexchange.com/questions/353218/…中的齐纳二极管解决方案)@AutomatedMike
Pygmalion,

感谢您的宝贵意见。我已在答案中添加了更多信息。
布鲁诺·布鲁诺斯基
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