¿La corriente neta consumida por un microcontrolador será igual a la corriente suministrada por él?

Una pregunta puramente teórica.

Considere un microcontrolador cuyo único trabajo es convertir 1 pin en alto y, en el proceso, el microcontrolador suministra corriente I1 a través del pin. Pero supongamos que tenemos que poner 2 pines en alto, entonces la corriente neta suministrada por el microcontrolador será 2*I1. En tal escenario, ¿dónde puedo encontrar la corriente adicional (si la hay) que ingresa al microcontrolador con respecto al primer caso?

Usé un microcontrolador como ejemplo, cualquier IC también sería suficiente.

También existe el caso en el que puede tener fugas en el IC a través de GPIO. (Vea algunos casos de personas que encienden los circuitos integrados a través de GPIO [no recomendado, pero interesante], o pull ups que encienden los circuitos integrados).

Respuestas (4)

Aquí hay un diagrama de un microcontrolador IC, con cuatro salidas. Las dos salidas superiores OUT1 y OUT2 están absorbiendo corriente de Vcc (a través de R1 y R2), y las dos salidas inferiores OUT3 y OUT4 están suministrando corriente a tierra (a través de R3 y R4):

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

"Is" representa la corriente consumida por el microcontrolador para realizar sus operaciones, y no incluye ninguna corriente absorbida o generada por cualquiera de sus entradas o salidas. En una hoja de datos, esto podría estar etiquetado como "corriente de suministro".

El microcontrolador mantiene bajo OUT1, lo que provoca una caída de voltaje en R1 y da como resultado que la corriente fluya hacia abajo a través de R1 hacia el IC. La Ley de corriente de Kirchhoff le dice que esta corriente debe emerger en el pin de fuente de alimentación GND del microcontrolador.

OUT2 es alto, en Vcc, lo que no provoca diferencia de potencial en R2 ni corriente.

OUT3 es bajo, a 0 V, por lo que no hay voltaje en R3 ni corriente.

OUT4 es alto, lo que provoca una caída de voltaje de Vcc voltios a través de R4, y la corriente sale del IC y baja a tierra a través de R4. Esta corriente la obtiene el IC de su propio pin de suministro de energía positivo.

Usando la ley de corriente de Kirchhoff, podemos hacer las siguientes declaraciones:

  • La corriente que sale (fuente) en las entradas y salidas del IC debe originar (ingresar) el IC a través de su pin de suministro positivo, por lo que la corriente allí será la suma de todas esas corrientes y su propia corriente operativa.

  • De manera similar, la corriente medida en el pin de fuente de alimentación de "tierra" del IC será la suma de todas las corrientes que ingresan al IC (que el IC está hundiendo) a través de sus entradas y salidas, más su propia corriente operativa.

Editar : Supercat hizo una buena observación en los comentarios de esta respuesta, que la salida o entrada actual de este IC podría ser a través de la entrada o salida de otro IC. Donde puse resistencias en este ejemplo, igualmente podría imaginar entradas o salidas de otro IC. Las resistencias están ahí para ilustrar posibles rutas de corriente, pero podría seguir fácilmente una ruta de corriente hacia el pin Vcc de un IC, fuera de una de sus salidas, hacia la entrada de otro IC y fuera del pin de tierra de este segundo IC. . Aquí hay una imagen que tomé prestada de esta respuesta , que muestra cómo puede visualizar las corrientes en un escenario más complejo que involucra 2 circuitos integrados y un transistor:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Puede ser útil tener una idea de cómo funcionan las salidas push/pull típicas y ver cómo se hunden y generan corriente desde/hacia sus suministros. Ver esta respuesta . Se refiere a las salidas de los amplificadores operacionales, pero el principio sigue siendo el mismo.

Tenga en cuenta que la fuente de alimentación en sí debe suministrar todas estas diversas corrientes, y todas deben regresar a la misma fuente de voltaje. He etiquetado estas corrientes en los nodos de la fuente de alimentación Vcc y GND, para ilustrar esto.

Tu pregunta es:

¿La corriente neta consumida por un microcontrolador será igual a la corriente suministrada por él?

La respuesta es: Sí, si incluyes la corriente de alimentación propia del dispositivo, tanto de entrada (desde Vcc) como de salida (hacia GND) .

Una respuesta más completa es: la ley de corriente de Kirchhoff nos dice que la suma total de todas las corrientes que ingresan al IC (a través de su pin de suministro de energía positivo y cualquier pin de entrada o salida que absorba la corriente) debe ser igual a la suma total de todas las corrientes que lo dejan (a través de su pin de suministro a tierra y cualquier pin de entrada o salida que genere corriente).

esta es una muy buena respuesta!
Algunos chips pueden, accidental o deliberadamente, transferir corriente de algunos pines de E/S a otros pines de E/S. Tal parte podría, por ejemplo, hundir 1uA a 3,3 voltios de VDD y 1mA a 3,3 voltios de un pin de E/S, y enviar 1mA a otro pin de E/S a 3,0 voltios, y enviar 1uA a tierra.
@supercat R1 y R4 en mi imagen representan cualquier escenario donde la corriente de una salida sale o ingresa a este IC. En lugar de una resistencia, podría imaginar cualquier ruta actual, incluida la entrada de otro IC. Tal vez debería mencionar esto en mi respuesta.
@SimonFitch: Su diagrama no permite ninguna posibilidad de que la corriente fluya directamente de R1 a R4 sin fluir a través de los nodos VDD y VSS.
@supercat, ¿cómo podría salir la corriente que ingresa a través de R1 a través de R4? Quiero decir que la mayoría de las salidas son pares de transistores push/pull independientes, directamente a través de los rieles de suministro, y sin medios para que la corriente se cruce entre ellos.
@SimonFitch: En primer lugar, en muchos dispositivos es posible que la corriente fluya desde un pin de E/S a través de un diodo de protección hacia VDD. En segundo lugar, en algunos dispositivos, la protección de un par de pines puede comportarse como un transistor PNP, con VDD en la base, lo que permite que la corriente fluya de un pin a otro incluso si el dispositivo no estaba tratando de generar corriente allí (I' he visto este comportamiento en las entradas de algunas piezas 74HCxxx). En tercer lugar, algunos dispositivos, especialmente los analógicos/digitales mixtos, tienen transistores que conectan los pines de E/S a los buses internos.
@supercat No puedo discutir nada de eso, todo es cierto. Agregaría que la diafonía también ocurre, y las corrientes de conmutación se inducen donde no deberían estar, y las entradas pueden no ser simples sumideros o fuentes, y otras fuentes de voltaje pueden alterar las rutas de corriente. Todo esto es cierto, pero en el contexto de la pregunta creo que esta respuesta es adecuada. Y me quedo con mi párrafo final.

¿La corriente neta consumida por un microcontrolador será igual a la corriente suministrada por él?

No, porque el propio microcontrolador (sus relojes, controladores de control de E/S, su CPU) también necesita corriente.

¿Dónde puedo encontrar la corriente adicional (si la hay) extraída del microcontrolador con respecto al primer caso?

Ficha de datos. Estará en la hoja de datos en "consumo actual".

Casi.

También debe agregar la corriente consumida por el propio IC. Para un microcontrolador, esa corriente depende de cuál de sus diversas funciones esté habilitada. Para cualquier IC, esa corriente aumenta a medida que aumenta la frecuencia de reloj/frecuencia de conmutación.

Pero, en general, tiene razón: si las cargas consumen una corriente significativa (en comparación con la propia corriente del IC), entonces puede suponer que la corriente que el IC toma de la fuente de alimentación es ligeramente más alta que la corriente que las cargas toman del CI.

"¿La corriente neta consumida por un microcontrolador será igual a la corriente suministrada por él?"

¡Sí! Esta es la ley de corriente de Kirchhoff . Por supuesto, debe incluir las corrientes en todos los pines, incluidos los pines de "tierra", que "suministran" corriente.

¿La corriente neta consumida por un microcontrolador será igual a la corriente suministrada por él?
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