两个设备不是同时上电的问题

一直认为不能沉下心深入彻底研究某一个专业是这一辈子的缺憾。

高考时，报着长大了有个修电视的手艺能赚钱养家糊口的朴素想法报考时电子专业。

上了大学之后，虽然非常喜欢电子、电路以及编程，但是又对物理充满了好奇和兴趣。

自以为凭着满腔的兴趣能在物理上有所作为，凭着大学的成绩免考转去研究了理论物理。

深入之后，才发现跟理想相去甚远，又重拾了老本行去研发汽车电子。

再往后，因各种机缘巧合沦为了码农，在电子设计、嵌入式开发、服务器开发、前端开发等上面踟蹰前行。

涉猎很广，但都浅尝辄止，甚是遗憾。

言归正传，不久前，国外的客户找到了我，提了一个需求“他们的设备通过某一个接口控制我们的系统”。

我研究了一下，给他们提供了一个方案。我们有一个设备经过简单的IO改动可以提供UART接口给他们对接。将方案整理给他们，与之探讨并得到他们的认可。

于是，按部就班地设计协议，修改程序，并手工修改硬件，制作了几台样机给他们测试。

经过测试，所有的需求都得以实现，客户非常满意。

准备开始正式修改硬件，我又认真审核了一下方案，发现有两个问题：

系统漏电流

我们的系统采用桥式整流电路实现了无极性输入的功能，系统上的设备由系统电源统一供电。

因为无极性输入的功能，所有设备都是浮地的。

当系统上只有一个电源供电时，如果这个电源满足安规要求，其漏电流足够小，不足对用户的安全造成威胁，甚至不会被感知，也就是当人触碰到系统上的某一个设备时，不会有触电的感觉。

但是，后来设计的设备提供了单独供电的接口。

当这类设备安装系统上后被采用其它电源单独供电，那整个系统就不止一个系统电源，而还有许多个给设备单独供电的电源。多个电源的漏电流汇集在一起，当用户触碰到系统中的某个设备时，汇集的漏电流会流过人体，对人体安全造成威胁。

多个电源的漏电流对人体造成安全威胁

所幸系统的所有设备的外壳都没有用户可以触碰到的金属部件。

而这次提供给客户的方面是设备的UART接口未经光耦的隔离连接到用户的设备。

两个设备的地是相互连上的一起的，这就意味着，n个电源汇集而来的漏电流可以流到客户的设备；

可能有几种情况，

如果客户的设备跟我们的设备一样没有有可能被用户碰撞的金属部件，则不会有安全隐患。

而如果有可被触碰到的金属部件，当被触碰时，用户就会有触电的感觉，甚至有安全威胁。

如果用户设备的外壳有接到大地，漏电流通过接地线流入大地，外壳与大地没有电势差，则也不会有触电的危险。

两个设备不是同时上电的问题

由于我们的设备和客户的设备不是由同一个电源供电，所以无法做到两个电源同时上电。

那么在两个设备的芯片与电源之间会形成潜通路：

未同时上电的两个芯片所形成的潜通路

上图所示，已上电设备将TX口设置为强推挽输出，该输出电流通过限流电流再经过未上电芯片的内部保护二极管，流入到电源，而电源一般会并接容量比较大的电解电容。

此时，相当于通过两个芯片的IO以及了限流电阻向大电解电容充电。

如果限流电阻很小，甚至没有限流电阻，则相当于io口的输出直接短路到地。

极大可能烧毁两个芯片。

当两个芯片的IO连接在一起时，如果这两个芯片不是由同一个电源供电，则一定要深入分析不同时上电的问题，在两个IO口之间根据通信的波特率等接入合适阻值的限流电阻。

在芯片将IO口初始化为输出状态时，视情况做一些延时。

想到这，我赶紧跟客户发送邮件确认其设备的接地问题，

同时跟负责硬件的同时确认限流电阻的问题。

项目到了关键时间节点，不允许再做大的改动，我后悔在提供方案之时，没有想到这两个问题。

这也是我没有沉浸在硬件这一行所致，所以不禁发出开关的一番感慨。

来源：物联网全栈开发

审核编辑：汤梓红