拉电流和灌电流电路原理以及构成

相信拉电流和灌电流这两个名词我们听了很多，源电流和灌电流一般在集成电路中使用，例如MCU、数字信号控制器、数字信号处理器等，今天我们就详细说说拉电流和灌电流电路原理以及构成。

1.拉电流

所谓拉电流就是提供给外部电路的电流能力，目前最新的MCU和DSP的输出引脚一般具有 4mA 至 16mA 的输出电流能力，在某些集成IC中，输出电流能力是可配置的，可以根据需要设置 4mA、9mA 等拉电流。

下图显示了拉电流的方向，拉电流具有向外输出的方向。该电流通过内部电路流向电阻器R1和晶体管Q1等外部电路，两个晶体管Q2和Q3的公共基极加高电平时，PNP晶体管Q3将截止，只有NPN晶体管Q2饱和导通,电流将流出端口向外输出。

比较重要的是不要超过IC可以输出的最大电流，以免损坏IC端口。有些刚接触拉电流的新手可能会误认为拉电流是恒定电流源输出，认为拉电流是器件的唯一输出电流值，并且不能变化，假设指定的拉电流为 4mA，设备只会将电流钳制在这个水平，这是错误的理解，根据上图，Q2晶体管将饱和，然后电流将仅受电阻R1的值限制。因此，必须仔细选择 R1 的大小，以免超过规格书规定的拉电流，实际工作时拉电流计算如下：

由于Q2晶体管饱和，VCEsat 的值被忽略，公式将推导为：

为了提高设计的可靠性，Isource 的值必须小于规格书指定的拉电流，最好使最大输出电流应力不超过规定值的80%。

2.灌电流

灌电流其实就是输入电流，下图展示了灌电流的方向。当 Q2 和 Q3 上施加的基极电压较低时，上部晶体管将截止，下部晶体管将饱和导通。PNP 晶体管Q3将饱和导通，电流 Isink 将从 Vcc 流向 R2，然后流向 IC 引脚。Isink 的计算值必须小于规格书中的规定值，以防止端口过流损坏。

忽略 VCEsat，公式变为：

同样为了提高设计的可靠性，最好使最大灌入电流应力不超过规定值的80%。

在上图中，IC 引脚的配置是漏极开路，这就是需要电阻 R2 的原因，如果引脚配置为推挽式，则不需要 R2。对于上图，当使用推挽时，灌电流不是问题，因为没有来自外部的电流路径，流过 PNP 晶体管的电流只是来自上 NPN 晶体管的漏电流。

审核编辑：汤梓红