STMicroelectronics STEVAL-IFP047V1工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板基于ISO808-1，與STM32 Nucleo兼容。它提供了一個(gè)強(qiáng)大、靈活的環(huán)境，用于評(píng)估ISO808-1八通道高側(cè)智能電源固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)和診斷功能，具有嵌入式電流隔離，在連接1.0A工業(yè)負(fù)載的數(shù)字輸出模塊中。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics STEVAL-IFP047V1數(shù)字輸出擴(kuò)展板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 基于ISO808-1八路高側(cè)開關(guān)，特性包括：
  • 工作范圍：9.2V至36V
  • 低功耗 (RON(MAX) = 260m?)
  • 處理側(cè)工作電流：每通道高達(dá)1A
  • 嵌入式2.5kVRMS電流隔離
  • 直接（抖動(dòng)<20us）和同步（抖動(dòng)< 6us）控制模式
  • 用于電感負(fù)載的快速衰減
  • 欠壓鎖定
  • 過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)
  • 接地失效保護(hù)
  • TFQFPN32封裝
• 應(yīng)用板處理側(cè)工作范圍：10V（J10打開）至33V（J9關(guān)閉）
• 處理側(cè)擴(kuò)展工作范圍為9.2V（J10關(guān)閉）至36V（J9打開）
• 應(yīng)用板邏輯側(cè)工作電壓：3.3V至5V
• 用于輸出開/關(guān)狀態(tài)的綠色LED（J6和J7關(guān)閉1-2、3-4、5-6、7-8）
• 紅色LED指示常見過(guò)熱和通信錯(cuò)誤診斷（J3關(guān)閉1-2）
• 黃色LED指示輸出使能狀態(tài)（J3關(guān)閉5-6）
• 直接控制模式（J1、J2關(guān)閉）
• 同步控制模式（J1、J2打開）
• 處理側(cè)和邏輯側(cè)電源軌反極性保護(hù)
• 兼容STM32 Nucleo開發(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

示意圖

STEVAL-IFP047V1 工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板技術(shù)解析與應(yīng)用

?摘要?
STEVAL-IFP047V1 是意法半導(dǎo)體推出的一款工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板，其核心基于 ISO808-1 八通道高端智能功率固態(tài)繼電器，集成了電氣隔離與多重保護(hù)功能，專用于驅(qū)動(dòng)工業(yè)負(fù)載。本文結(jié)合數(shù)據(jù)手冊(cè)內(nèi)容，詳細(xì)分析其技術(shù)特性、硬件設(shè)計(jì)及應(yīng)用場(chǎng)景。

一、核心器件與功能特性

1. 主控芯片 ISO808-1

• ?電氣參數(shù)?：
  • 工作電壓范圍：9.2V 至 36V
  • 導(dǎo)通電阻：最大值 260mΩ（低功耗設(shè)計(jì)）
  • 單通道輸出電流：最高 1A
  • 隔離能力：嵌入式 2.5k VRMS 電氣隔離
• ?控制模式?：
  • 直接控制模式（抖動(dòng) < 20μs）：通過(guò)跳線 J1、J2 閉合啟用
  • 同步控制模式（抖動(dòng) < 6μs）：跳線 J1、J2 斷開時(shí)啟用
  • 支持感性負(fù)載快速衰減功能

2. 擴(kuò)展板硬件特性

• ?電源設(shè)計(jì)?：
  • 邏輯側(cè)電壓：3.3V 至 5V
  • 過(guò)程側(cè)電壓：默認(rèn) 10V（J10 開路）至 33V（J9 閉合）；擴(kuò)展模式下可達(dá) 9.2V（J10 閉合）至 36V（J9 開路）
  • 集成反極性保護(hù)（過(guò)程側(cè)與邏輯側(cè)）
• ?狀態(tài)指示?：
  • 綠色 LED：輸出通道開關(guān)狀態(tài)（通過(guò) J6、J7 跳線配置）
  • 紅色 LED：過(guò)熱與通信錯(cuò)誤診斷（J3 跳線 1-2 閉合）
  • 黃色 LED：輸出使能狀態(tài)指示（J3 跳線 5-6 閉合）

二、硬件架構(gòu)與接口設(shè)計(jì)

1. 電路架構(gòu)

• ?隔離設(shè)計(jì)?：通過(guò) ISO808-1 實(shí)現(xiàn)微控制器與過(guò)程級(jí)的電氣隔離，滿足工業(yè)環(huán)境安全需求。
• ?接口兼容性?：
  • 支持 STM32 Nucleo 開發(fā)板（如 NUCLEO-F401RE、NUCLEO-G431RB）
  • 配備 Arduino UNO R3 連接器與 Morpho 接口
• ?保護(hù)機(jī)制?：
  • 欠壓鎖定（UVLO）
  • 過(guò)載與過(guò)溫保護(hù)
  • 接地失效保護(hù)

2. 擴(kuò)展靈活性

• ?獨(dú)立供電配置?：EXT_Vdd 引腳支持最高 5.5V（獨(dú)立使用時(shí)）或 3.3V（連接 Nucleo 板時(shí)）
• ?堆疊能力?：支持與其他擴(kuò)展板組合使用，構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 工業(yè)自動(dòng)化

• ?可編程邏輯控制器?：通過(guò)數(shù)字輸出模塊驅(qū)動(dòng)繼電器、電磁閥等工業(yè)負(fù)載。
• ?電機(jī)控制?：支持同步與直接控制模式，適用于高精度時(shí)序要求的場(chǎng)景。

2. 評(píng)估與開發(fā)

• ?STM32Cube 生態(tài)集成?：配套 X-CUBE-IPS 軟件擴(kuò)展包，簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)開發(fā)流程。
• ?診斷功能驗(yàn)證?：利用板載指示燈與跳線配置，實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出狀態(tài)與故障信息。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與優(yōu)化建議

1. ?散熱管理?
   低導(dǎo)通電阻（260mΩ）減少功耗，但需通過(guò) PCB 布局優(yōu)化散熱路徑，避免長(zhǎng)期高負(fù)載運(yùn)行導(dǎo)致過(guò)熱。
2. ?控制模式選擇?
   • 高實(shí)時(shí)性場(chǎng)景：優(yōu)先選用同步控制模式（抖動(dòng) < 6μs）
   • 常規(guī)應(yīng)用：直接控制模式可滿足多數(shù)需求
3. ?合規(guī)性認(rèn)證?
   板卡符合 RoHS、中國(guó) RoHS 及 CE 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，適用于全球市場(chǎng)。