请教：单片机引脚开漏输出高电平时，拉电流完全由上拉电阻提供吗？

Question

单片机引脚（除去P0口）被设定为开漏输出模式，并且外接上拉电阻接至VCC，
当它输出高电平时，拉电流完全由VCC经过上拉电阻提供吗？
此时的拉电流是否已不受参数“单片机引脚输出最大拉电流”的限制？
此时计算上拉电阻的阻值，是否只需考虑被驱动器件能承受的最大灌电流？
希望得到大家的帮助，谢谢！

Answer 1

假设是5V的8051系列单片机，5V供电：

1、此时的拉电流是否已不受参数“单片机引脚输出最大拉电流”的限制？

答：不受拉电流限制，受灌电流限制，上电输出高电平（弱上拉）的时候也单片机也受20mA的灌电流限制（整片不大于70mA），必须加限流电阻保证IO口安全，假定上拉电源至5V，至少要250欧姆的限流电阻，极限值已经到达5V/250R=20mA，一般使用470欧姆算是比较小的了。

2、此时计算上拉电阻的阻值，是否只需考虑被驱动器件能承受的最大灌电流？

答：不是，被驱动的器件极少有撑不过20mA的，就算是发光二极管20mA都顶得住，要考虑的是单片机管脚是不是能承受住，单片机毕竟是数字电路，一般驱动个LED或者二极管就不错了，稍微功率大些就要上驱动电路了。

备注：为此我搭建了一个最简单的驱动电路，见图片，就加一个PNP低频小功率三极管就行，轻松达到输出100mA，再大些的就要上大功率三极管或者可控硅。

Answer 2

单片机引脚（除去P0口）被设定为开漏输出模式，并且外接上拉电阻接至VCC，
当它输出高电平时，拉电流完全由VCC经过上拉电阻提供吗？
是的，就是这样的。

此时的拉电流是否已不受参数“单片机引脚输出最大拉电流”的限制？
是的。不过，通常所给的输出最大电流，并不只是说拉电流的，也指灌电流的，就是输出电流的条件是什么，即引脚是高电平输出，还是低电平输出。
此时计算上拉电阻的阻值，是否只需考虑被驱动器件能承受的最大灌电流？
是的。不过，被驱动的并不一定是器件，也可能是一些元件。

Answer 3

开漏输出，虽然高电平输出时由vcc通过电阻输出电流。。
但低电平时候，却同样vcc通过电阻电流灌入到芯片内。。
如果大于芯片输出口最大允许电流，如20毫安。。就会烧毁输出口。
所以输出口最大输出电流，是以芯片标定的输出口最大电流为准。。
但最大允许电流时工作，意味着就是极限和不安全，所以最稳妥的工作电流要比最大允许灌入电流少一半范围内比较安全，可以让设计长期稳定工作。。一般选择开漏上拉电阻>1k比较合适。
如果需要输出大电流，可外驱动功率芯片如74hc595等功率输出芯片，不应该用核心单片机本身来直接代功率负荷，这样是不安全与不合格的设计。

Answer 4

开漏输出的意思实际是指，当输出高电平时，这个脚是悬空的，接入外部上拉电阻，也是没有电流流入单片机内部的， 只有当输出低电平的时候，电流从外部上拉电阻流入单片机内部的下部MOS管到地，这个就是所谓的灌电流，此时就需要根据引脚的最大灌电流和上拉的电压来选择上拉电阻的阻值，不能超过最大灌电流，并且还要留有余量。

Answer 5

是的，宏观上可以看做此时拉电流完全由上拉电阻提供。这时计算驱动参数时，只需要根据被驱动器件对应管脚的漏电流来计算上拉电阻就可以了。