您好、专家：
客户正在使用其中一个 IO 检测13.5V 高电平信号、您可以找到原理图中如下所示的部分。
它们在输入到 TCAL9539-Q1之前放置了一个100K 串联电阻。 我想与您确认配置是否合理？ 客户提到此输入引脚在输入13.5V 信号后损坏。 器件损坏后、可以在此 IO 引脚上始终看到3.3V 信号。
请帮助检查它是否可用于检测13.5V 信号以及设计方法。
谢谢！
温伊登
尊敬的 Ethan：
似乎客户在数据表中的绝对最大条件之外使用了该器件。 TCAL9539-Q1输入引脚可处理的绝对最大电压为+4V。 客户在端口上放置一个13.5V 信号、最明显的原因是对 IC 造成了损坏。 如果他们看到 IO 引脚上为3.3V、则可能正在读取 VCC 电压、因为可能是由于过压损坏而对 VCC 短路。
我的建议是通过添加电阻分压器而不仅仅是串联电阻来更改此电路。
10千欧电阻器的作用是什么？ 该10k 不会在 IO 扩展器的输入端之前形成正确的电阻分压器。 需要完全移动或移除电阻器。 此外、100k Ω 电阻后的10k Ω 下拉电阻将产生1.227V 的输出电压、该电压对于高逻辑信号来说是低电平。 I2C 标准的逻辑高电平为 VCC * 70%。 如果 VCC = 3.3V、则 VIH (min)= 2.31V。 因此、10千欧姆电阻需要增加。
此致、
泰勒
您好、Tyler：
我是否知道 IO 引脚内部是否有钳位二极管？ 如果需要、钳位电压是多少？ 最大电流能力是多少？ 是20mA 吗？ 如果是、(13.5V-4V)/100K=95uA、则不会损坏钳位二极管。
感谢您的建议。
温伊登
尊敬的 Ethan：
在第6.5节中、有一个关于输入二极管钳位电压的规格表明、-18mA 的电流消耗将在输入引脚上生成-1.2V 的负电压。
在绝对最大条件下、允许的最大输入/输出钳位电流为-20mA。
最大输入电压似乎与第6.5节不一致、但如果您阅读 ABS 旁边的脚注(2)。 它表示"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。 钳位二极管似乎仅存在于负输入侧。 我认为从输入端到 VCC 之间没有钳位二极管。
客户从哪里获得4V？ 我认为由于输入端存在电容、所提供的数学运算无法奏效。 随着时间的推移、C216 + IO 扩展器输入引脚的输入电容将通过100k Ω 以 RC 时间常数达到13.5V 的速率进行充电。 这些能量存储在电容器中。 输入有效地达到13.5V、能量以13.5V 而不是4V 的电压耗散到 IC 中。 输入端的这一电压超出了绝对最大输入电压、我假设高压输入是造成损坏的原因。
此致、
泰勒
尊敬的 Ethan：
看起来我们没有在 TCAL9539数据表中包含输入电压阈值、但它们应与 TCA9539-Q1数据表中的阈值相同。 这些值来自 I2C 标准中的70% 30%电压电平规则。
VIH = VCC 的70%
VIL = VCC 的30%
对于 SCL、SDA、A0、A1、/RESET 和 VH 都为真、 P00-P07和 P10-P17电压输入阈值。
另一个问题，客户反馈在这种情况下很难选择合适的电阻分压器值。 所以他们想在外部添加3.3V 钳位二极管。 是否需要注意任何设计注意事项？ [/报价]我使用二极管替代100k 串联电阻器创建了一个简单的原理图。 这是客户的想法吗？
这是电平位移的一种方法、但当发生逻辑低电平时、VO 上的电压为 V = 630mV。 如果使用3.3V 电源、这意味着30%的逻辑电平输入
VCC 的30%= 0.99V。
这可行、因为 IO 扩展器的输入为0.63V、远低于3.3V 电源的 VIL (min) 0.99V。
设计注意事项将是 R2上拉电阻的值。 为了控制输入的上升时间、需要对此进行调整。 它还负责限制流经二极管的电流。
在此示例中、您可以看到、当输入电源为逻辑低电平时、通过正向偏置二极管的电流为2.67 mA、二极管压降约为0.63V。 对于1N914等二极管、这是可以接受的功率耗散。
此外、检查通过 R1电阻器的电流、以确保所有元件都可以处理所耗散的功率。
此致、
泰勒
