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?STM32 Nucleo數(shù)字輸出擴(kuò)展板技術(shù)解析:基于IPS4260LM的工業(yè)級(jí)解決方案

科技觀察員 ? 2025-10-21 15:30 ? 次閱讀
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STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT07A1數(shù)字輸出擴(kuò)展板基于用于STM32 Nucleo的IPS4260LM四通道低側(cè)開(kāi)關(guān)。該擴(kuò)展板提供了一個(gè)強(qiáng)大、適應(yīng)性強(qiáng)的環(huán)境,用于評(píng)估IPS4260LM智能功率固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)和診斷功能。這對(duì)于連接到0.5A工業(yè)負(fù)載的數(shù)字輸出模塊非常有用。該系統(tǒng)允許用戶配置為用于1A工業(yè)負(fù)載的雙數(shù)字輸出模塊或用于2A工業(yè)負(fù)載的單個(gè)數(shù)字輸出模塊。X-NUCLEO-OUT07A1板通過(guò)STISO620和STISO621數(shù)字隔離器以及Arduino^? ^R3連接器與STM32Nucleo上的微控制器連接。該擴(kuò)展板可連接NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB開(kāi)發(fā)板。X-NUCLEO-OUT07A1板旨在滿足用戶和電源接口之間的電流隔離應(yīng)用要求。

數(shù)據(jù)手冊(cè);*附件:STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT07A1數(shù)字輸出擴(kuò)展板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

  • 基于IPS4260LM四通道低側(cè)開(kāi)關(guān):
    • 工作電壓范圍:8V至50V
    • 高速運(yùn)行(trise 、tfall <1μs)
    • 過(guò)程側(cè)工作電流可配置為350mA(每通道)至2A(并聯(lián)通道)
    • 低功耗(RON(TYP) =260mΩ)
    • 在過(guò)載條件下可配置的低耗散截止功能
    • 每通道過(guò)載、短路和熱結(jié)保護(hù)
    • 集成環(huán)流二極管,可實(shí)現(xiàn)電感負(fù)載的快速衰減
    • 開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)
    • 欠壓鎖定
    • 電源失效/接地失效保護(hù)
    • HTSSOP20 封裝
  • 通過(guò)STISO620、STISO621數(shù)字隔離器和隔離式直流-直流轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)邏輯側(cè)和過(guò)程側(cè)之間的電流隔離
  • IPS4260LM可從板載隔離式直流-直流轉(zhuǎn)換器(SW7關(guān)閉1-2)或24V電源軌(SW7關(guān)閉2-3)選擇電源
  • 過(guò)程側(cè)工作電壓范圍:10V(SW7關(guān)閉1-2)或10V至30V(SW7關(guān)閉2-3)
  • 過(guò)程側(cè)電源軌反向極性保護(hù)(SW7 =關(guān)閉2-3時(shí),J1開(kāi)路)
  • 應(yīng)用板邏輯側(cè)工作電壓:3.3(SW1關(guān)閉1-2)或5V(SW1關(guān)閉2-3)
  • 用于輸出開(kāi)/關(guān)狀態(tài)的綠色LED(J6關(guān)閉1-2、3-4、5-6、7-8)
  • 開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)使能(J7關(guān)閉1-2、3-4、5-6、7-8)/禁用(J7開(kāi)路)
  • 紅色LED,用于過(guò)載/過(guò)熱警告 (D8) 和開(kāi)路負(fù)載 (D7) 診斷
  • 可選電流限制電平(J8關(guān)閉1-2 = 0.5A,或3-4 = 1A,或5-6 = 2A)
  • 截止啟用 (J8開(kāi)路7-8)/禁用 (J8關(guān)閉7-8) 選項(xiàng)
  • CN5[9.10]和CN8[5、6]上提供每通道過(guò)載診斷
  • 輕松并聯(lián)輸入信號(hào) (J9) 和輸出通道 (J10)
  • 兼容STM32核開(kāi)發(fā)板
  • 配備Arduino^?^ UNO R3連接器
  • 符合RoHS指令和中國(guó)RoHS指令
  • 通過(guò)CE認(rèn)證

板布局

1.png

STM32 Nucleo數(shù)字輸出擴(kuò)展板技術(shù)解析:基于IPS4260LM的工業(yè)級(jí)解決方案?

?一、產(chǎn)品架構(gòu)概述?
X-NUCLEO-OUT07A1是一款專(zhuān)為STM32 Nucleo生態(tài)設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)數(shù)字輸出擴(kuò)展板,其核心采用IPS4260LM四路低邊智能功率開(kāi)關(guān)。該方案通過(guò)STISO620/621數(shù)字隔離器和隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)邏輯側(cè)與過(guò)程側(cè)的 galvanic isolation( galvanic isolation ),可兼容NUCLEO-F401RE與NUCLEO-G431RB兩種主控板,并支持Arduino UNO R3連接器標(biāo)準(zhǔn)。

?二、核心器件技術(shù)特性?

  1. ?IPS4260LM功率開(kāi)關(guān)?
    • 工作電壓范圍:8-50V
    • 高速開(kāi)關(guān)特性(上升/下降時(shí)間<1μs)
    • 可配置輸出電流:?jiǎn)瓮ǖ?50mA,并聯(lián)模式可達(dá)2A
    • 典型導(dǎo)通電阻:260mΩ
    • 集成保護(hù)功能:過(guò)載/短路/熱關(guān)斷/開(kāi)負(fù)載檢測(cè)
    • 內(nèi)置感性負(fù)載快速衰減二極管
  2. ?隔離保護(hù)機(jī)制?
    • STISO620/621提供2.8k VRMS galvanic isolation
    • 隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器(DC1)具有3kVDC隔離強(qiáng)度
    • 過(guò)程側(cè)支持反向極性保護(hù)(J1開(kāi)路時(shí))

?三、系統(tǒng)配置靈活性?

  1. ?供電模式選擇?
    • 通過(guò)SW7選擇IPS4260LM供電源:
      ? 位置1-2:使用板載隔離DC-DC輸出的10V_P
      ? 位置2-3:使用外部24V電源(V_FIELD_RP)
  2. ?信號(hào)并行化能力?
    • J9/J10跳線支持輸入信號(hào)與輸出通道的靈活并聯(lián):
      ? 雙通道模式:J9[1-2,5-6] & J10[1-2,5-6]
      ? 單通道模式:J9[1-2,3-4,5-6] & J10[1-2,3-4,5-6]
  3. ?電流限制配置?
    • J8跳線提供三級(jí)電流限制:
      ? 位置1-2:0.5A
      ? 位置3-4:1A
      ? 位置5-6:2A

?四、診斷與狀態(tài)指示系統(tǒng)?

  1. ?可視化指示?
    • 綠色LED(D1-D4)顯示輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)
    • 紅色LED(D7/D8)分別指示開(kāi)負(fù)載與過(guò)載/過(guò)熱故障
  2. ?診斷信號(hào)輸出?
    • 累積診斷信號(hào):
      ? FLT_L(過(guò)載/過(guò)熱)通過(guò)CN9[6]輸出
      ? OL_L(開(kāi)負(fù)載)通過(guò)CN9[5]輸出
    • 獨(dú)立通道診斷:
      ? DIAG1_L-DIAG4_L分別通過(guò)CN5[10,9]和CN8[6,5]輸出

?五、典型應(yīng)用場(chǎng)景?

  1. ? 編程邏輯控制器PLC ?
  2. ?多板卡擴(kuò)展應(yīng)用?
    • 可與其它STM32 Nucleo擴(kuò)展板堆疊使用
    • 通過(guò)Morpho連接器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)擴(kuò)展

?六、設(shè)計(jì)規(guī)范與認(rèn)證?

  • 符合RoHS與中國(guó)RoHS環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)
  • 通過(guò)CE安全認(rèn)證
  • 提供完整原理圖、物料清單(BOM)及版本控制
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