一种外部接口保护电路的制作方法

本发明涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种外部接口保护电路。

背景技术：

微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器，微处理器可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

由于微处理器内部的核心器件都是工作在低电压环境，核心器件的外接端口直接接入到外部设备的接口，很容易被用户或者工作测试人员将这些外接端口接触到高于微处理器工作所需的电位。

图1所示为常用的输入、输出接口电路，MCU端口加入上拉电阻R1后，直接与外设端口对接，实现电路控制、电压采集等操作；KEY1模拟与外设电路通断；KEY2、V1模拟因用户误操作导致端口被接入到高电压；外部设备用R2代替。

MCU通常采用3.3V供电，MCU的端口极限电压通常比供电电压高+0.5V，即3.8V为端口极限电压，当MCU端口电压高出极限电压规格后，可能会使MCU损坏。如图中V1所示的14V高电压，一旦短接KEY2，将直接烧毁核心器件，甚至使产品报废，带来极大的损失。电路工作原理如下：当MCU端口作为A/D电压采集时，KEY1接通，KEY2断开时，A点与B点电位相等，等于Va＝Vb＝R2/(R1+R2)*VCC，Va<VCC，MCU安全；当KEY1接通，KEY2接通时，Va＝Vb＝V1＝14V；Vb》VCC，使MCU烧坏；当MCU作为输出口使用时，KEY2接通后，都会烧毁MCU。

因此当主机对外的输入输出接口被错误的接入高电压，而将产品烧坏，甚至产品直接报废，带来极大的损失。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种外部接口保护电路，采用本发明提供的技术方案解决了微处理单元对外接口错误接入高电压造成产品损坏的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种外部接口保护电路，包括与之连接的外接电路，包括MCU、MOS管以及接入MCU电源端的电源VCC；所述MOS管的源极接入所述MCU的外部接口端，漏极为接入所述外接电路的输出端，栅极接入所述电源VCC。

优选的，所述电源VCC与所述MOS管的源极之间接入上拉电阻。

由上可知，应用本发明可以得到以下有益效果：本发明提供的技术方案在外接电路与MCU之间接入MOS管，外接电路接通时，使MOS管的漏极拉低，源极被拉低，呈现出栅极与源极之间产生压差，使MOS管导通，MCU正常工作；MOS管的漏极接入高电压时，MOS管内部存在的PN结使MOS管反向隔离了外部高电压，从而起到保护MCU的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为MCU常用输入输出接口电路；

图2为本发明实施例电路连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

MCU通常采用3.3V供电，MCU的端口极限电压通常比供电电压高+0.5V，即3.8V为端口极限电压，当MCU端口电压高出极限电压规格后，可能会使MCU损坏。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种外部接口保护电路，包括与之连接的外接电路。该外部接口保护电路包括MCU、MOS管以及接入MCU电源端的电源VCC。

具体的，MOS管的源极S接入MCU的外部接口端，漏极D为接入外接电路的输出端，栅极G接入电源VCC。并且在电源VCC与MOS管的源极S之间接入上拉电阻。

在本实施例中，外接电路如图2所示，包括接有开关KEY2的高电压V1，该V1的电压值为14V；还包括接有开关KEY1的电阻R2。MOS管为Q1，上拉电阻为R2。

当MCU的外部接口端作为A/D电压采集时，KEY2断开。KEY1断开时，栅极G与源极S两端的电位差Vgs为0，Q1截止；KEY1接通时，使Q1的漏极D拉低，源极S被拉低，栅极G与源极S两端的电位差Vgs不为零，使Q1导通，此时B点电位Vb＝(R2+Rds_ON)/(R1+R2+Rds_ON)*VCC。其中Rds_ON为Q1导通状态漏极D与源极S之间的电阻值，为mΩ级，因此Vb≈R2/(R2+R1)*VCC，与原电路的值相等。

当MCU的外部接口端作为输出口时，MCU输出高电平，电流经Q1内部PN结给外部持续高电平，MCU输出低电平时，栅极G与源极S两端的电位差Vgs不为零，使Q1导通，给外部输出电平。

当接口处的KEY2接通时，即A点被接入了一个高电压14V，因Q1内部有PN结，Q1反向隔离了外部高电压，从而起到保护MCU的作用。

本实施例提供的技术方案在外接电路与MCU之间接入MOS管，外接电路接通时，使MOS管的漏极拉低，源极被拉低，呈现出栅极与源极之间产生压差，使MOS管导通，MCU正常工作；MOS管的漏极接入高电压时，MOS管内部存在的PN结使MOS管反向隔离了外部高电压，从而起到保护MCU的作用，有效解决因用户的误操作引起的缺陷，提升产品可靠性，降低产品风险。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。