兩個(gè)設(shè)備不是同時(shí)上電的問(wèn)題

一直認(rèn)為不能沉下心深入徹底研究某一個(gè)專業(yè)是這一輩子的缺憾。

高考時(shí)，報(bào)著長(zhǎng)大了有個(gè)修電視的手藝能賺錢養(yǎng)家糊口的樸素想法報(bào)考時(shí)電子專業(yè)。

上了大學(xué)之后，雖然非常喜歡電子、電路以及編程，但是又對(duì)物理充滿了好奇和興趣。

自以為憑著滿腔的興趣能在物理上有所作為，憑著大學(xué)的成績(jī)免考轉(zhuǎn)去研究了理論物理。

深入之后，才發(fā)現(xiàn)跟理想相去甚遠(yuǎn)，又重拾了老本行去研發(fā)汽車電子。

再往后，因各種機(jī)緣巧合淪為了碼農(nóng)，在電子設(shè)計(jì)、嵌入式開發(fā)、服務(wù)器開發(fā)、前端開發(fā)等上面踟躕前行。

涉獵很廣，但都淺嘗輒止，甚是遺憾。

言歸正傳，不久前，國(guó)外的客戶找到了我，提了一個(gè)需求“他們的設(shè)備通過(guò)某一個(gè)接口控制我們的系統(tǒng)”。

我研究了一下，給他們提供了一個(gè)方案。我們有一個(gè)設(shè)備經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的IO改動(dòng)可以提供UART接口給他們對(duì)接。將方案整理給他們，與之探討并得到他們的認(rèn)可。

于是，按部就班地設(shè)計(jì)協(xié)議，修改程序，并手工修改硬件，制作了幾臺(tái)樣機(jī)給他們測(cè)試。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，所有的需求都得以實(shí)現(xiàn)，客戶非常滿意。

準(zhǔn)備開始正式修改硬件，我又認(rèn)真審核了一下方案，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)問(wèn)題：

系統(tǒng)漏電流

我們的系統(tǒng)采用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)了無(wú)極性輸入的功能，系統(tǒng)上的設(shè)備由系統(tǒng)電源統(tǒng)一供電。

因?yàn)闊o(wú)極性輸入的功能，所有設(shè)備都是浮地的。

當(dāng)系統(tǒng)上只有一個(gè)電源供電時(shí)，如果這個(gè)電源滿足安規(guī)要求，其漏電流足夠小，不足對(duì)用戶的安全造成威脅，甚至不會(huì)被感知，也就是當(dāng)人觸碰到系統(tǒng)上的某一個(gè)設(shè)備時(shí)，不會(huì)有觸電的感覺。

但是，后來(lái)設(shè)計(jì)的設(shè)備提供了單獨(dú)供電的接口。

當(dāng)這類設(shè)備安裝系統(tǒng)上后被采用其它電源單獨(dú)供電，那整個(gè)系統(tǒng)就不止一個(gè)系統(tǒng)電源，而還有許多個(gè)給設(shè)備單獨(dú)供電的電源。多個(gè)電源的漏電流匯集在一起，當(dāng)用戶觸碰到系統(tǒng)中的某個(gè)設(shè)備時(shí)，匯集的漏電流會(huì)流過(guò)人體，對(duì)人體安全造成威脅。

多個(gè)電源的漏電流對(duì)人體造成安全威脅

所幸系統(tǒng)的所有設(shè)備的外殼都沒有用戶可以觸碰到的金屬部件。

而這次提供給客戶的方面是設(shè)備的UART接口未經(jīng)光耦的隔離連接到用戶的設(shè)備。

兩個(gè)設(shè)備的地是相互連上的一起的，這就意味著，n個(gè)電源匯集而來(lái)的漏電流可以流到客戶的設(shè)備；

可能有幾種情況，

如果客戶的設(shè)備跟我們的設(shè)備一樣沒有有可能被用戶碰撞的金屬部件，則不會(huì)有安全隱患。

而如果有可被觸碰到的金屬部件，當(dāng)被觸碰時(shí)，用戶就會(huì)有觸電的感覺，甚至有安全威脅。

如果用戶設(shè)備的外殼有接到大地，漏電流通過(guò)接地線流入大地，外殼與大地沒有電勢(shì)差，則也不會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。

兩個(gè)設(shè)備不是同時(shí)上電的問(wèn)題

由于我們的設(shè)備和客戶的設(shè)備不是由同一個(gè)電源供電，所以無(wú)法做到兩個(gè)電源同時(shí)上電。

那么在兩個(gè)設(shè)備的芯片與電源之間會(huì)形成潛通路：

未同時(shí)上電的兩個(gè)芯片所形成的潛通路

上圖所示，已上電設(shè)備將TX口設(shè)置為強(qiáng)推挽輸出，該輸出電流通過(guò)限流電流再經(jīng)過(guò)未上電芯片的內(nèi)部保護(hù)二極管，流入到電源，而電源一般會(huì)并接容量比較大的電解電容。

此時(shí)，相當(dāng)于通過(guò)兩個(gè)芯片的IO以及了限流電阻向大電解電容充電。

如果限流電阻很小，甚至沒有限流電阻，則相當(dāng)于io口的輸出直接短路到地。

極大可能燒毀兩個(gè)芯片。

當(dāng)兩個(gè)芯片的IO連接在一起時(shí)，如果這兩個(gè)芯片不是由同一個(gè)電源供電，則一定要深入分析不同時(shí)上電的問(wèn)題，在兩個(gè)IO口之間根據(jù)通信的波特率等接入合適阻值的限流電阻。

在芯片將IO口初始化為輸出狀態(tài)時(shí)，視情況做一些延時(shí)。

想到這，我趕緊跟客戶發(fā)送郵件確認(rèn)其設(shè)備的接地問(wèn)題，

同時(shí)跟負(fù)責(zé)硬件的同時(shí)確認(rèn)限流電阻的問(wèn)題。

項(xiàng)目到了關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，不允許再做大的改動(dòng)，我后悔在提供方案之時(shí)，沒有想到這兩個(gè)問(wèn)題。

這也是我沒有沉浸在硬件這一行所致，所以不禁發(fā)出開關(guān)的一番感慨。

來(lái)源：物聯(lián)網(wǎng)全棧開發(fā)

審核編輯：湯梓紅