行業(yè)：配電柜生產(chǎn)廠家

背景：配電柜控制系統(tǒng)研發(fā)項目中，驗證單片機(jī)I/O端口的輸出電流，是否能夠達(dá)到外設(shè)器件驅(qū)動電流（大于14mA小于20mA）

問題：傳統(tǒng)用萬用表測單片機(jī)I/O端口電流的流程為：首先要讓I/O端口輸出高電平，然后萬能表的紅表筆接引腳，黑表筆接一個電阻或者二極管再接地。

研發(fā)中遇到的問題：單片機(jī)通常電壓為VCC 5V，但是其本身并不是恒流源，可以看做是有內(nèi)阻的等效電壓源，如果執(zhí)行元件阻值太小，執(zhí)行元件上電壓到不了高電平“1”所對應(yīng)的最低電壓。因此會出現(xiàn)，I/O端口輸出的電流不能正常驅(qū)動外設(shè)器件（發(fā)光二極管等）。

單片機(jī)引腳電流主要有兩種，一個是灌電流，一個是拉電流，測量這兩個電流，都需要帶上負(fù)載（比如驅(qū)動一個發(fā)光二極管），同時要變化I/O電平來測量，同時把萬用表串聯(lián)在I/O和負(fù)載之間。

為什么5V供電的單片機(jī)輸出的電流只有幾毫安？

首先我們需要知道單片機(jī)引腳的構(gòu)成。以某328型單片機(jī)為例，這是它的內(nèi)部引腳原理圖。

從原理圖可以清楚看到，單片機(jī)的引腳和內(nèi)部電源VCC 5V之間并不是只有一個MOS管，它還有一個電阻串聯(lián)。因為電阻的存在，單片機(jī)的輸出電流就會受到限制，一般電阻R阻值為幾十歐姆，通過歐姆定律可知，為了能讓單片機(jī)更穩(wěn)定的工作，盡量在引腳上外接大阻值的電阻，或者采用灌電流方式得到能夠驅(qū)動外設(shè)器件的電流。

福祿克問題解決方案：Fluke F771高精度毫安型過程電流鉗表

產(chǎn)品特性:

﹒無需“斷開回路即可測量4至20mA信號

﹒測量PLC和控制系統(tǒng)模擬I/O口的mA信號

﹒可顯示mA 測量值和4至20mA量程百分比

﹒聚光燈可在黑暗機(jī)箱內(nèi)找到難以發(fā)現(xiàn)的線路

﹒具有延長線的可拆式鉗表，可在狹小的空間中進(jìn)行測量

﹒使用99.9mA量程兼容測量舊控制系統(tǒng)中的10至50mA信號

﹒自動更改4至20mA輸出以便進(jìn)行遠(yuǎn)程測試

﹒保持功能可捕獲和顯示不斷變化的測量值

福祿克F771毫安型過程電流鉗表現(xiàn)場測試圖

案例總結(jié)：

從現(xiàn)場測試圖可以看出，F(xiàn)luke 771鉗表可以測量單片機(jī)I/O端口輸出的小電流信號，測試結(jié)果表明單片機(jī)I/O的輸出電流為14.86mA，可以滿足外設(shè)器件的驅(qū)動電流（大于14mA小于20mA）。

現(xiàn)場工程師評價：

771鉗表（Fluke 771鉗表）測量單片機(jī)I/O端口輸出電流很準(zhǔn)，測量速度很快，說明這個表反應(yīng)很靈敏。之前用手頭的表測電流，測量結(jié)果誤差較大，導(dǎo)致測量的電流不準(zhǔn)，要么會燒掉外設(shè)器件，要么就是驅(qū)動能力不足，771鉗表（Fluke 771鉗表）可以很好地驗證單片機(jī)I/O端口的驅(qū)動能力是否滿足設(shè)計要求。