[参考译文] PCF8574：输入电压/电流规格

LED 将无法关闭；当您尝试将引脚配置为高电平时、电流将通过钳位二极管流入 VCC。 当没有其他器件能够灌入该电流时、VCC 将上升并损坏与其连接的所有器件。

使用 TPL7407LA 等高压驱动器或 TPIC2810 等集成式 I²C Ω LED 驱动器。

尊敬的 Barry：

我同意这里的克莱门斯。 根据 p 端口引脚的简化输入/输出、LED 将无法关闭。  

此致、

Tyler

e2e.ti.com/.../TI3.pdf

尊敬的 Barry：

P0 看起来可以正常、因为这是通用复位引脚。  

P4 - P7 在本例中看起来正常。 2N7000 用作从 12V 电源通过 LED 灌入电流的开关。 我没有看到 12V 电源干扰 Px 引脚的任何问题。

我的问题涉及 P1 - P3。 我没有看到 PCF8574 用于驱动电感线圈。 我有点担心 12V 电源以及 R1 和 RG1。 如果我假设电流很小、进入 M1 的栅极、则 12V 电压会在 40k 和 60k 电阻之间形成一个电阻分压器。 I/O 引脚上有一个正向二极管、该二极管会反馈到 5.3V 电源中：  

不确定这是否适用于您的用例、但在高电平状态下会有电流流动。  

此外、IRF9520 是 p 沟道 FET、这是否意味着栅源电压总是大于阈值？  

5.3V - 12V =–6.7V

0V - 12V =–12V

因此、无论是 P1 驱动为高电平还是驱动为低电平、M1 处的 FET 将始终导通。  

我认为此解决方案不起作用、因为 PCF8574 不是 12V 器件。  

此致、

Tyler

Tyler、
  我不想做相反的,我只是想确保我有一个适当的结果。 下面可能会解释其中的一些细微之处。
出发地：   理解和解释标准逻辑数据表
   应用报告 — SZZA036C –2002 年 12 月–2016 年 6 月修订
4.4.7 输出钳位电流、IOK
这是在电压高于或时可以安全流入器件输出端子的最大电流
正常工作范围以下。
有用提示：
如果器件输出与 VCC 电源之间存在钳位二极管（请参阅图 28）、则表示 ESD
输出 P 沟道上拉晶体管中的保护或寄生电流路径、将同时存在正电流
输出钳位电流的负绝对最大额定值。 如果只有一个负绝对值、
最大额定值、这意味着输出端只有一个接地钳位二极管、而不是电源钳位
二极管或输出 P 沟道上拉晶体管中的寄生电流路径。

从：   APCF8574 数据表
   IOK 输入/输出钳位电流 VO < 0 或 VO > VCC±μA Ω
我已经尽力使用“Circuit Lab“(https://www.circuitlab.com) 分析电路。 示意图以公开形式列出、并在 IRF9520 或 PCF8574 上标记。  
根据以下结果、、 IOK 将≈67ua — 低于 400ua 的限制。
导通/关断栅极电压似乎合适。
希望这对您有所帮助。 如果我在左侧字段、请告诉我。
谢谢 Barry

尊敬的 Barry：

我认为分析电路的这一部分：  

MBR 二极管可能无法最好地代表 PCF 器件内部二极管的特性、因为它具有~ 300mV 正向电压、PCF8574 内部的二极管可能为 0.5V。  

如果 P2 上的电压为 5.3V + 0.5V = 5.3V、则从 V1 到 P2 的电流为 (12V - 58V)/ 100k = 62uA。  

Vgate = 5.8V +（62uA x 60k Ω）= 9.52V
 

Vgate = 8.5V 或更高电压似乎会关断 M1。 因此、对于 SW1-3 开路或 SW2 闭合的情况、LOADV = 0V 这意味着 M1 关闭。  

对于 SW3 闭合情况、SW3 对输出驱动器的 nFET 进行建模。 那里有一些电阻会产生压降。  

如果我们查看 PCF8574 的 IOL / VOL 规格、那么下拉驱动器的阻抗约为 1V / 25mA = 40 欧姆。  

我使用驱动器规格计算出了压降。  

查看 IRF9520 Vgs 的规格：  

建议的最大值为–4.0V 12- 4 = 8V、因此从技术角度而言、Vgate 应该>= 8.0V。 此功率 FET 的绝对最大值条件看起来为+/–20V、因此从技术角度而言、我们在此处仍符合规格。  

我的 Vgate = 7.205V 计算结果可以接受、M1 将导通、LOADV =~ 12V。  

PCF8574 具有 ABS、您是正确的。 钳位二极管上的最大电流限制为 400uA。 由于计算出的电流为 67uA、因此即使有电流反馈到电源中、我认为此应用也可以接受。 只要此电流在您的系统中工作、我想您可以在这种情况下使用 PCF8574 器件。  

此致、

Tyler

Tyler、
我需要再次请求您的帮助。 我不知道你能不能提供帮助。  我在 Arduino 论坛上发布了以下内容。
Forum.Arduino.cc/.../1393532  

我对 Iok 的解读是钳位二极管允许的最大电流。
 
70ua 小于（最大值的 15%）应该是安全的操作条件。
如果您不同意、请分享您对 Iok 的理解。 当然、我不是一个无用的参数

不幸的是、对于“Iok"的“的含义、我收到了重要的负面反馈。  我在您的评估中感到非常舒服。 但是、这是我收到的一些反馈。

“TI 论坛就像这个论坛。 您可能会找到一个知识渊博的人或一个只是猜测的人。很明显、这个泰勒人没有阅读数据表。“

“这些二极管仅用于瞬态 ESD 保护。 它们不应用于削波或钳位输入信号。 但未规定在二极管连续电流下运行。“

“完成几个设计后、您会发现、这些复杂的电路依靠使用 ESD 二极管实现削波/钳位、会导致长期失效。“

似乎他们不接受您的分析作为“ TI 官方回复“。  
我相信你。
谢谢 Barry

尊敬的 Barry：

如果你有完整的 Arduino 链接,我愿意与人沟通,看看我可以从他们那里学习什么。 这是可能的,我可能是 误解的东西。  

70ua 小于（最大值的 15%）应该是安全的操作条件。
如果您不同意、请分享您对 Iok 的理解。 当然、我不是一个无用的参数

不幸的是、对于“Iok"的“的含义、我收到了重要的负面反馈。  我在您的评估中感到非常舒服。 但是、这是我收到的一些反馈。

“TI 论坛就像这个论坛。 您可能会找到一个知识渊博的人或一个只是猜测的人。很明显、这个泰勒人没有阅读数据表。“

“这些二极管仅用于瞬态 ESD 保护。 它们不应用于削波或钳位输入信号。 但未规定在二极管连续电流下运行。“

“完成几个设计后、您会发现、这些复杂的电路依靠使用 ESD 二极管实现削波/钳位、会导致长期失效。“

似乎他们不接受您的分析作为“ TI 官方回复“。  

如有疑问、我总是会尝试遵守数据表中的规定。  

我同意、使用带有 12V 系统的 PCF8574 (5V) 设备可能不是最好的解决方案。 我想知道 arudino 论坛在解决这个问题上有什么想法？ 他们是否建议移除 R1？ 这样、12V 至 5V 电源没有路径。  

您可以尝试与 栅极驱动器/电源管理团队交谈。 他们可能有一个比 PCF8574 更适合的设备。 正如克莱门斯之前所说的那样 ,TPL7407 可能是一个很好的起点。 可能在 TPL7407 中使用 PCF8574。  

https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/products.html

返回到数据表... 第 2 点指出、如果遵守输入和输出电流额定值、则可能会超过输入负电压和输出电压额定值。  

第 1 点还指出、“长时间暴露于绝对最大额定条件下可能会影响器件  可靠性。  

PCF8574 中的规格如果超出建议运行条件但低于绝对最大额定值、则可确保器件不会受到严重损坏、但器件可能会也可能不会按预期运行、并随着时间的推移降低器件的可靠性。 在这种情况下、如果我们有电流回流到器件中、但也受到电阻的限制、以便将电压和电流保持在 ABS 范围内。 最大额定值、我们会影响器件可靠性、包括器件性能、功能和 电流 。  

以下是我们的另一个 I/O 扩展器对 ABS 的声明。 最大条件：  

从该数据表中可以看出、似乎将条件保持在 ABS 内。 最大额定值不是最佳实践。  

我没有任何数据,我可以给你多长时间 PCF8574 被损坏,如果保持在绝对最大额定值范围内。 我必须与设计团队交谈、了解 ESD 结构在您的条件下可以持续多长时间。  

因此,简而言之,我将加倍回到我的建议 PCF8574,以确保您的应用程序工作很长一段时间,而不仅仅是几年或可能的几分钟。 我肯定会尝试选择栅极驱动器路线、如果您需要利用 I2C 总线来控制系统、请将 PCF8574 与栅极驱动器等另一个器件配对。  

此致、

Tyler

Tyler、
我很高兴你还在跟我说话。  

在运行中、集成电路的使用寿命取决于电路设计参数。 由于设计选择不当、使用寿命可从数年缩短至数毫秒。 每一个选择都有效果 问题是“短得多“。
1970 年、在 RCA 实验室关于 GaN 和 GAP LED 开发的工作中、我得知二极管寿命 取决于电流密度和温度管理。 （如下所示）

 
我认为这表明了 我的想法、通过 ESD 二极管的电流电平不会显著缩短 PCF8574 的使用寿命。

您说过；
“我没有任何数据,我可以给你多长时间 PCF8574 被损坏,如果保持在绝对最大额定值之内。 我必须与设计团队交谈、了解 ESD 结构在您的条件下可以持续多长时间。“  
我会问您是否可以这样做。

您要求提供论坛链接 https://forum.arduino.cc/t/p-type-mosfet-and-pcf8574/1393532
移除 R1 会禁用 MOSFET 的功能。
有人提出了解决办法。  额外的元件会增加 Vcc 的负载、使其接近其限值。
再次感谢您的参与  

尊敬的 Barry：

明白了、

我可以提交设计申请、以便了解 ESD 单元结构在输入钳位+/- 400uA 规格方面的限制。  

此外,在 Arduino 论坛上继续响应。 我创建了一个帐户！  

此致、

Tyler

谢谢你。 非常感谢您的帮助。

Barry、

欢迎您！ 在 12V 应用中使用我们的 5V 器件时、我也从这个问题中学到了很多知识。  

此致、

Tyler

Tyler、

请务必记住、该电路不是脉冲式的。 PCF8574 的输出预计在 90%的时间处于高电平状态。 我的目标是以每 5-15 分钟一次的间隔使 MOSFET 至少持续 15 分钟。 根据太阳条件、这可能每天发生 3 次、也可能不会持续 3 天。

尊敬的 Barry：

我提交了 TT。 我尝试从设计团队那里了解它是否是 IOK 的直流规格。 我 95%肯定这是直流规格。  

但这是一个有趣的情况。 我相信您可以并排使用两个 PCF8574 器件、一个器件具有 10uA IOK、另一个器件具有 ABS。 在最大 400uA 下、您很可能会看到第二个器件的故障速度比消耗 10uA 电流的器件快得多。  

这只是我的假设。 我需要就规格的影响与设计进行讨论。 大多数时候、是 ABS。 最大规格通常设置为保护带。 尽管我们说的是 ABS。 最大输入电压为+6.5V、该电压通常比数据表中的裕度稍大一些。 这很可能与 IOK 规格相同。 我们说+/- 400uA、但在可能发生永久损坏之前、它可能有更大的裕度。 在大多数情况下、我们会过设计和保护频带、以确保器件可靠性并确保数据表的真实性。  

据 Jim 在 Arduino 线程中表示、如果 IOK 是一个瞬态规格、我们很可能会在数据表中的某处说明 这些限制。  

此致、

Tyler

Tyler、

我不是在推动、但是否有合理的时间提供反馈？

尊敬的 Barry：

考虑到设计当前的工作量、通常需要几周的时间才能获得反馈。  

我再把它们 ping 通。  

此致、

Tyler

当我们耐心地等待响应时、如果响应为负数、那么以下问题是否可能成为解决方案？VV

VCC = 5.3V 、D2 为 5.1V

尊敬的 Barry：

从设计的角度来看、我认为他们很快就会得到解答。 从最近的讨论中可以看出、如果是 12V 或任何电压>ABS、 即使 PCF8574 的输入引脚无限期地受到串联电阻的钳位、最大电压也会产生可靠性问题。 最佳实践是将 Pxx 引脚上的输入电压保持在数据表的建议工作条件内。  

在给定该原理图的情况下、看起来当 PCF8574 未驱动任何电压信号时、PXX 处的电压将~ 5V、因为齐纳 D2 将电压保持在该电平。  

我使用 Vz = 5.1V 的二极管的 LTSPICE 进行了仿真、这在仿真中看来、当 PCF8574 驱动为低电平或被弱拉高时、这种做法是可行的、并且符合数据表的规格。  

此致、

Tyler

谢谢

尝试使用 SPICE、R1 = 5600 将 Vout 从 R2 更改为大约 5V

希望设计组最终将证明 IOK 是一个毫无用处的参数是合理的。

感谢您抽出宝贵的时间并耐心等待。

您好 Berry、

我们将按 EOD 给出响应。 谢谢！

此致、

Josh

尊敬的 Barry：

ping 命令后仍在等待设计的响应。  

从 SPICE 角度来看、该电路看起来很有效。 您是否也在 Arduino 论坛上发布了文章、以确认其是有效的使用案例？  

此致、

Tyler

Josh、Ya 真的让我兴奋了一段时间。 如果我有任何帮助、请告诉我。

Barry

尊敬的 Barry：

今天我将再次 ping 问题进行设计。  

此致、

Tyler

我可能是错的,但我开始认为我的（我们的）查询已经翻了一个石头. TI 可能会弄清楚如何应对爬出的问题。  μ s

尊敬的 Barry：

Tyler 目前不在办公室、将于下周中旬返回、在此处提供更新。 感谢您的理解。

此致、

插孔

尊敬的 Barry：

我们的售票系统不会让您翻滚、只是试图让设计人员注意、所花费的时间比预期的时间长。  

此致、

Tyler

我只提到“岩石“是因为约书亚的回应“我们将给出 EOD 的回应“。

让我觉得他们有答案、但不喜欢。 很有趣

感谢您的帮助

Barry

再次 ping 电子邮件。  

泰勒, 感谢这么多的“鸟狗“这. 你一直都很乐于助人。 Barry