时间:2025/12/27 20:30:10
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PCF85116-3是一款由NXP Semiconductors生产的低电压CMOS集成电路,属于I2C总线控制的LED驱动器和并行输入/输出(I/O)扩展器系列。该器件通过I2C总线接口实现与微控制器或微处理器的通信,能够为系统提供额外的并行输入输出端口,并可直接驱动多个LED。PCF85116-3集成了16位并行I/O端口,这些端口可配置为输入或输出,适用于需要扩展数字I/O能力的应用场景。器件工作电压范围较宽,通常在2.3V至5.5V之间,使其兼容多种低压系统设计,特别适合电池供电设备或低功耗嵌入式系统使用。其内部结构包含一个I2C总线接口逻辑单元、一个16位配置寄存器组以及对应的I/O驱动电路。每个I/O引脚均可独立配置方向,并支持开漏输出模式,便于连接上拉电阻以驱动LED或其他负载。此外,PCF85116-3具备固定的I2C从地址,避免了地址冲突问题,在多器件系统中易于管理。该芯片采用小型封装形式(如TSSOP24或HVQFN24),节省PCB空间,适合高密度布局需求。NXP在其设计中融入了抗闩锁(latch-up)保护和高噪声抑制能力,提升了在工业环境下的可靠性。PCF85116-3广泛应用于消费类电子产品、工业控制面板、家电显示模块以及智能仪表等人机交互界面中,作为按键扫描与LED指示灯控制的核心组件。
工作电压范围:2.3V 至 5.5V
通信接口:I2C 总线(标准模式,最高100kHz;快速模式,最高400kHz)
输出电流能力:每个I/O口最大吸收电流25mA(典型值)
总输出电流:每8位端口最大150mA,整体不超过200mA
I/O数量:16位可配置通用输入输出
逻辑电平兼容性:支持I2C总线电平转换功能,兼容不同电压域设备
静态电流:待机电流小于10μA(典型值)
工作温度范围:-40°C 至 +85°C
封装类型:TSSOP24 或 HVQFN24
固定I2C从地址:根据型号后缀确定,PCF85116-3对应特定地址(例如0x70)
寄存器配置:包含方向寄存器、数据寄存器、极性反转寄存器等
PCF85116-3具备多项关键特性,使其成为中小规模I/O扩展应用的理想选择。首先,它通过I2C总线实现高效的串行通信,仅需两根信号线(SCL和SDA)即可完成对16个I/O端口的控制,显著减少了主控MCU的引脚占用,尤其适用于引脚资源紧张的微控制器系统。其16位I/O端口可被划分为两个8位端口(Port 0 和 Port 1),每个端口的每一位都可以独立编程为输入或输出模式,这种灵活性允许用户根据实际需求动态调整端口功能,无需硬件改动。
其次,该器件支持I/O极性反转功能,可通过配置内部寄存器来翻转输入或输出的数据逻辑状态,这在调试或适配不同极性的外围电路时非常有用。例如,当连接的LED是共阳极接法时,可以通过极性反转简化软件逻辑处理。同时,所有I/O引脚均具备开漏输出能力,允许外部连接上拉电阻至不同的电源电压,从而实现电平转换功能,使PCF85116-3能够在混合电压系统中桥接3.3V主控与5V LED阵列之间的通信。
再者,PCF85116-3内置上电复位电路,确保器件在上电过程中自动进入已知的安全状态,防止误触发输出导致系统异常。其低静态功耗特性(典型值低于10μA)非常适合用于便携式设备或长期运行的低功耗控制系统中。此外,该芯片具有良好的电磁兼容性(EMC)表现和抗闩锁设计,符合工业级可靠性标准,能在恶劣电气环境中稳定工作。
最后,PCF85116-3支持热插入操作,即在系统运行期间可以安全地接入或断开该器件而不会损坏I2C总线上的其他设备。这一特性增强了系统的可维护性和扩展性。结合其小尺寸封装,使得PCF85116-3不仅适用于紧凑型消费电子产品,也能满足工业控制、楼宇自动化等领域对可靠性和集成度的要求。
PCF85116-3广泛应用于需要多路数字I/O扩展和LED驱动的嵌入式系统中。在消费类电子产品中,它常用于电视、空调、洗衣机等家电的前面板控制模块,负责读取按钮状态并驱动状态指示灯或七段数码管显示。由于其16位I/O足以支持多个按键矩阵扫描和多位LED控制,因此能有效减少主控芯片的负担。
在工业控制领域,PCF85116-3可用于PLC扩展模块、人机界面(HMI)设备或远程I/O单元中,作为本地状态采集与信号输出的接口芯片。例如,在配电柜监控系统中,它可以采集多个开关量输入信号(如门禁、报警触点),同时控制继电器指示灯或故障警示灯。
此外,该器件也适用于智能家居网关、楼宇自动化终端节点等物联网边缘设备中,用于连接传感器开关和执行器状态反馈。其低功耗特性使其适合部署在由电池供电的无线传感节点中,延长设备使用寿命。
在测试与测量仪器中,PCF85116-3可作为辅助控制芯片,用于切换测试通道、控制LED状态提示或实现简单的GPIO扩展功能。由于其I2C接口简单易用,配合成熟的库函数,开发人员可以快速实现功能原型验证和产品化设计。
PCA9555DP, MCP23017-E/SP, PCAL9555BQP