PCA9555PWR 产品概述

① 基本功能与特性

PCA9555PWR 是德州仪器（TI）推出的一款 16 位 I/O 扩展器，基于 I2C/SMBus 总线控制，可将两个 8 位端口（Port0、Port1）扩展到主控器外设。器件支持中断输出，易于实现输入状态变化的事件驱动响应。输出为推挽式，支持 2.3V~5.5V 宽工作电压范围，适配多种系统电压架构。设备支持高达 400kHz 的总线时钟频率，兼容标准 I2C 和 SMBus 应用。

② 主要电气规格（关键参数）

• 接口类型：I2C / SMBus
• I/O 数量：16（2 × 8）
• 中断：有中断输出（用于端口输入变化通知）
• 输出类型：推挽式
• 工作电压：2.3V ~ 5.5V
• 灌电流 (IOL)：25 mA（下拉/吸入能力）
• 拉电流 (IOH)：10 mA（上拉/源出能力）
• 时钟频率 (fc)：最高 400 kHz
• 支持设备数量：最多 8 个（通过地址引脚配置）
• 静态电流 (Iq)：约 1.1 mA（典型）
• 输出电平：VOH 约 4.0V（在相应 VCC 条件下）；VOL 约 400 mV
• 工作温度：-40℃ ~ +85℃

③ 引脚与封装

• 封装：TSSOP-24，适合中等密度 PCB 布局，便于自动贴装
• 地址引脚：提供最多 3 位可编程地址，从而在同一总线上挂接最多 8 片器件
• 中断引脚：事件触发时中断输出，便于主控器快速响应输入变化
• 电源与地引脚：建议在 VCC 附近放置旁路电容以抑制电源噪声

④ 典型应用场景

• 按键矩阵、开关扫描与状态采集
• LED 指示与显示驱动（注意电流限制及外接限流）
• 工控/楼宇控制面板信号扩展
• 嵌入式系统外设扩展：在 MCU I/O 不足时扩展 GPIO
• 系统监控与事件触发场景：结合中断实现低功耗唤醒

⑤ 设计和使用建议

• I2C 总线：在 SCL、SDA 上使用合适阻值的上拉电阻，参考系统电源与总线容量；若多器件并联，注意上拉阻值选择以保证信号完整性与功耗平衡。
• 电平与驱动：IOH 最大 10 mA、IOL 最大 25 mA，适合驱动指示灯或小信号负载；驱动大电流负载（继电器、马达等）应使用功率驱动器或外接晶体管/MOSFET。
• 中断处理：中断可用于降低轮询开销，建议在主控端实现防抖与状态读回，读取完成后清除中断标志。
• 电源完整性：在 VCC 引脚靠近放置 0.1 μF 陶瓷旁路电容，以降低静态与瞬态噪声对 I/O 的影响。
• 多器件布线：使用地址引脚合理配置，避免地址冲突；总线长度与线径应控制以减少串扰与反射。

⑥ 注意事项与性能约束

• 输出高低电平 VOH/VOL 与 VCC、输出电流有关，实际系统中请参考器件数据手册的电气特性表进行设计裕量。
• 静态电流 Iq 为典型值，长期功耗预算应考虑最坏情况与温度影响。
• 在 400kHz 高速总线下，注意总线负载、上拉电阻与 PCB 布线，以防信号失真。
• 若系统存在不同电压域（例如 3.3V MCU 与 5V 外设），需考虑电平转换或将 PCA9555PWR 工作在合适电压以兼容两端逻辑。

总结：PCA9555PWR 在体积、通用性和电气性能上适合中小型嵌入式系统的 I/O 扩展需求。按以上建议设计并参考 TI 的器件手册和评估板，可快速、可靠地扩展 GPIO 并实现事件驱动的输入管理。