STMicroelectronics STEVAL-IFP048V1工業(yè)數(shù)字輸出擴展板基于ISO808A-1，與STM32 Nucleo兼容。它提供了一個強大、靈活的環(huán)境，用于評估ISO808A-1八通道高側(cè)智能電源固態(tài)繼電器的驅(qū)動和診斷功能，具有嵌入式電流隔離和20MHz SPI控制接口，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：*附件：STMicroelectronics STEVAL-IFP048V1數(shù)字輸出擴展板數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• 基于ISO808A-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)1.0A
  • 嵌入式2.5kVRMS電流隔離
  • PGOOD（VCC電壓電平報警信號）
  • 20MHz SPI帶菊花鏈功能
  • 用于電感負(fù)載的快速衰減
  • 欠壓鎖定
  • 過載和過熱保護(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）
• 用于常見過熱和通信錯誤診斷的紅色LED（J3關(guān)閉1-2）
• 紅色LED用于PGOOD信號（J3閉合3-4）
• 黃色LED指示輸出使能狀態(tài)（J3關(guān)閉5-6）
• 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RoHS指令
• 通過CE認(rèn)證

示意圖

STEVAL-IFP048V1 工業(yè)數(shù)字輸出擴展板技術(shù)解析與應(yīng)用?

?一、產(chǎn)品概述?

STEVAL-IFP048V1 是意法半導(dǎo)體推出的工業(yè)數(shù)字輸出擴展板，基于 ISO808A-1 八路高邊開關(guān)設(shè)計，集成 SPI 接口與 2.5 kVRMS 隔離功能，適用于工業(yè)負(fù)載驅(qū)動和數(shù)字輸出模塊開發(fā)。其核心特性包括：

• ?寬電壓操作范圍?：邏輯側(cè) 3.3–5 V，過程側(cè) 9.2–36 V（通過跳線配置擴展）
• ?低導(dǎo)通電阻?：每通道最大 260 mΩ，支持 1.0 A 持續(xù)電流
• ?多重保護(hù)機制?：過載、過溫、失地保護(hù)及反極性保護(hù)
• ?兼容性強?：支持 STM32 Nucleo 開發(fā)板（如 NUCLEO-F401RE/G431RB）及 Arduino UNO R3 接口

?二、核心芯片與電氣特性?

1. ?ISO808A-1 高邊開關(guān)?

• ?通道結(jié)構(gòu)?：8 路獨立高邊驅(qū)動，每通道集成快速衰減電路，支持感性負(fù)載
• ?通信接口?：20 MHz SPI，支持菊花鏈模式擴展至 16 通道
• ?隔離能力?：嵌入式 2.5 kVRMS 隔離，確保微控制器與工業(yè)現(xiàn)場電氣隔離
• ?診斷功能?：PGOOD 信號指示電源異常，F(xiàn)AULT 信號反饋過熱或通信錯誤

2. ?關(guān)鍵參數(shù)配置?

• ?過程側(cè)電壓?：
  • ?默認(rèn)模式?（J10 開路）：10–33 V（J9 閉合）
  • ?擴展模式?（J10 閉合）：9.2–36 V（J9 開路）
• ?邏輯側(cè)供電?：EXT_Vdd 可通過跳線設(shè)置為 3.3 V（NUCLEO 模式）或 5.5 V（獨立模式）

?三、硬件設(shè)計詳解?

1. ?接口與連接器?

• ?Arduino UNO R3 接口?：兼容數(shù)字 I/O、SPI 及模擬引腳
• ?Morpho 連接器?：提供與 STM32 Nucleo 的完整引腳映射
• ?輸出端子?（CN1–CN4）：8 路工業(yè)負(fù)載接口，支持 1.0 A/通道

2. ?狀態(tài)指示與跳線配置?

• ?LED 指示燈?：
  • ?綠色?（D3–D10）：輸出通道開關(guān)狀態(tài)（需閉合 J6/J7 對應(yīng)跳線）
  • ?紅色?（D11/D16）：分別指示過熱/通信錯誤（J3:1-2）與 PGOOD 信號（J3:3-4）
  • ?黃色?（D15）：輸出使能狀態(tài)（J3:5-6）

3. ?保護(hù)電路設(shè)計?

• ?電源保護(hù)?：SMBJ5.0A 穩(wěn)壓管防止過壓，STPS1H100A 二極管防止反接
• ?ESD 防護(hù)?：ESDA15P60-1U1M 保護(hù)通信線路

?四、應(yīng)用場景與系統(tǒng)集成?

1. ?典型應(yīng)用領(lǐng)域?

• ?可編程邏輯控制器?：多通道數(shù)字輸出模塊
• ?工業(yè)自動化?：電機驅(qū)動、電磁閥控制、繼電器陣列
• ?智能設(shè)備?：通過菊花鏈擴展為 16 通道系統(tǒng)，滿足高密度控制需求

2. ?軟件支持?

• ?STM32Cube 擴展包?：X-CUBE-IPS 提供驅(qū)動庫與示例代碼，簡化 SPI 通信與診斷功能開發(fā)

?五、設(shè)計注意事項?

1. ?散熱管理?：260 mΩ 導(dǎo)通電阻在滿載時可能產(chǎn)生顯著熱量，需結(jié)合 PCB 銅箔面積與外部散熱設(shè)計
2. ?感性負(fù)載處理?：利用芯片內(nèi)置的快速衰減模式避免關(guān)斷電壓尖峰
3. ?菊花鏈擴展?：通過 SPI_SS 與 DaisyChain 信號級聯(lián)多板時，需注意時序同步與電源分配