3,3V-Mikrocontroller-Pin über Widerstand mit 5V verbinden: Was passiert?

OP #4613808
Hallo zusammen,

ich habe folgenden Aufbau:
- Mikrocontroller-Pin (STM32F103C8T6)
- Widerstand
- 5V-Leitung

Was passiert nun, wenn der Mikrocontroller versucht den Pin auf sein 
Vcc=3,3V hoch zu ziehen? Welche Spannung liegt am µC-Pin an? Wird dieser 
beschädigt? Macht es einen Unterschied, ob der Pin als 5V-tolerant 
gekennzeichnet ist? (Ich hätte gedacht, dass sich dies nur auswirkt wenn 
der Pin als Eingang benutzt wird.)

Ich bin etwas unschlüssig. Am Widerstand fällt nur Spannung ab, wenn 
durch ihn ein Strom fließt. Ob das der Fall ist, weiß ich allerdings 
nicht. Ich vermute mal, dass der µC-Pin auf 3,9V gezogen wird. 0,6V 
fallen wohl an einer internen in Sperrichtung gepolten Diode zwischen 
Vcc und µC-Pin ab, un die restlichen 1,1V am Widerstand. Sicher bin ich 
mir aber nicht.

Vielen Dank!
Gast
Da passiert nichts wenn der Widerstand nicht zu klein ist. Angenommen 
R=1k Ub=5V - Uaus = 3,3V sind 1,7V Differenz und ergibt einen Strom von 
ca. 1,7 mA. Ist der Ausgang Low so fließen ca. 5 mA
Gast
Manuel W. schrieb:
> Am Widerstand fällt nur Spannung ab, wenn durch ihn ein Strom fließt.
> Ob das der Fall ist, weiß ich allerdings nicht.

Auf das Ohmsche Gesetz kannst du dich verlassen. Du kannst also einfach 
die Spannung über dem Widerstand messen und weißt dann, ob und wieviel 
Strom fließt.
OP
Manfred schrieb:
> Da passiert nichts wenn der Widerstand nicht zu klein ist. Angenommen
> R=1k Ub=5V - Uaus = 3,3V sind 1,7V Differenz und ergibt einen Strom von
> ca. 1,7 mA. Ist der Ausgang Low so fließen ca. 5 mA

Vielen Dank für Post, das klingt einleuchtend.

Und das der Strom entgegen der üblichen Stromrichtung fließt macht 
nichts?
Ich könnte mir vorstellen, dass Mikrocontroller nur darauf ausgelegt 
sind, dass
- Strom aus dem Pin herausfließt, wenn er elektrisch-HIGH anlegt,
- und in den Pin hineinfließt, wenn er elektrisch-LOW anlegt.

Irre ich mich? Das waren jedenfalls meine Bedenken.
Michael U. schrieb:
> was die Schutzdioden des µC davon halten steht in dessen Datenblatt.

An dieser Stelle unterscheiden sich die FT Pins von den CMOS Pins. Bei 
den FT Pins spielt die obere Schutzdiode hier keine Rolle.

> Mit 1,5mA kann man selbst einen AVR über ein Pin am Laufen halten wenn
> die Betriebsspannung mal ausfällt...

Und wenn der 3,3V µC sich schlafen legt und kaum Strom verbraucht kann 
Vdd versucht sein, in Richtung 5V zu wandern.
Manuel W. schrieb:
> Was passiert nun, wenn der Mikrocontroller versucht den Pin auf sein
> Vcc=3,3V hoch zu ziehen? Welche Spannung liegt am µC-Pin an? Wird dieser
> beschädigt?

Der Pin wird mit dem recht niedrigen R_DSON des (internen) MOSFETs am 
Ausgang auf VCC (3V3) gezogen. Wenn da über einen Widerstand 5 V dran 
liegen, fließt ein Strom in den µC "hinein".

Was bei stromsparenden µCs ein echtes Problem sein kann. Ein EFM32 z.B. 
zieht <10µA im EM2 Sparmodus. Dann könnten die 3V3 hochlaufen, da 
übliche Spannungsquellen i.d.R. keine Senken sind - der µC stirbt 
selbst mit relativ hohem Widerstand (50KOhm) an Überspannung.

Solange der µC eine LED mit den 3V3 leuchten lässt passiert allerdings 
nix - wenn der Strom unter so 5mA bleibt. Bei mehr Strom riskiert man 
die ESD Diode nach VCC -> steht manchmal im Datenblatt.
Gast
Wenn mehr Strom über die Schutzdiode nach 3,3V fließt, als dort 
verbraucht wird, dann erhöht sich die Versorgungsspannung auf über 
3,3,V. Falls dass in deiner Schaltung möglich ist, hilft eine simple 
3,6V Zenerdiode and VCC und GND. Die nimmt dann den Strom auf.
Gast
Schau auch mal bei Current Injection im Datasheet, da steht wie viel 
Strom du in einen "High" Ausgang hinein fließen lassen kannst.

Wimre haben die 5V toleranten Pins überhaupt keine Clamping Dioden, 
sodass bei 5V am Eingang kaum ein Strom fließt. Der Nachteil ist dass 
auch bei geringer hochohmiger Überspannung (>5V) der uC schnell zerstört 
wird.
OP
Jim M. schrieb:
> Solange der µC eine LED mit den 3V3 leuchten lässt passiert allerdings
> nix - wenn der Strom unter so 5mA bleibt. Bei mehr Strom riskiert man
> die ESD Diode nach VCC -> steht manchmal im Datenblatt.

Muss die LED unbedingt an einem Port-Pin des µC hängen, oder darf sie 
auch (zB so wie die kleine LED die am Ausgang des Linearspannungsreglers 
sitzt und anzeigt ob Versorgungsspannung anliegt) an Vcc hängen?

Meines Verständnisses nach JA, aber ich frag lieber trotzdem nach.

Und noch eine Frage zu dieser Schutzdiode nach Vcc: Die wird aber durch 
den FET der den Pin auf Vcc zieht gebypasst, oder?

Antwort schreiben

Eine eigene Frage? Dieser Thread ist über 10 Jahre alt. Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.

Neuen Thread starten

Eine Lösung, Ergänzung oder Rückmeldung zu diesem Thread? Dann antworte hier.

Formatierung
  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] – Link zu einem Artikel
  • Verweis auf einen anderen Beitrag: Rechtsklick auf dessen Beitrags-ID (#8078628), „Adresse kopieren“, in den Text einfügen

Mehr zur Formatierung

Längeren Sourcecode als Anhang, nicht in den Text. JPG nur für Fotos und Scans; Zeichnungen und Screenshots als PNG oder GIF. Siehe Bildformate.

Schon registriert? Anmelden

Wird nicht angezeigt. Wir schicken dir einen Link; sobald du damit bestätigst, erscheint dein Beitrag.

Mit dem Abschicken legst du einen kostenlosen Account an und erkennst die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzerklärung an.