STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT14A1擴展板是一款工業(yè)數(shù)字輸出擴展板，基于STM32 Nucleo的ISO808A-1。該板提供強大而靈活的環(huán)境來評估ISO808A-1八路高側(cè)智能功率固態(tài)繼電器。ISO808A-1在連接到1A工業(yè)負載的輸出模塊中具有嵌入式電流隔離和20MHz SPI控制接口。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT14A1擴展板數(shù)據(jù)手冊.pdf

STMicro X-NUCLEO-OUT14A1擴展板通過GPIO引腳和Arduino?R3連接器直接連接STM32 NUCLEO上的微控制器。ISO808A-1可確保微控制器和工藝階段之間的電流隔離。

特性

• 基于ISO808A-1八路高側(cè)開關，特性包括：
  • 工作電壓范圍：9.2V至36V
  • 低功耗（RON（MAX）= 260m?）
  • 處理側(cè)工作電流：高達1.0A/通道
  • 嵌入式2kVRMS 電流隔離
  • PGOOD（VCC電壓電平報警信號指示）
  • 20MHz SPI帶菊花鏈功能
  • 用于電感負載的快速衰減
  • 欠壓鎖閉
  • 過載和過熱保護
  • 接地失效保護
  • PowerSO36封裝
• 應用板工藝側(cè)工作范圍10V（J10打開）至33V（J9關閉）
• 處理側(cè)擴展工作范圍：9.2V（J10關閉）至36V（J9打開）
• 應用板邏輯側(cè)工作電壓：3.3V至5V
• 綠色LED用于輸出開/關狀態(tài)（J6和J7關閉1-2、3-4、5-6、7-8）
• 紅色LED用于常見過熱和通信錯誤診斷（J3關閉1-2）
• 紅色LED用于PGOOD信號指示（J3關閉3-4）
• 黃色LED指示輸出使能狀態(tài)（J3關閉5-6）
• 處理側(cè)和邏輯側(cè)電源軌反極性保護
• 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認證

概述

STM32工業(yè)數(shù)字輸出擴展板X-NUCLEO-OUT14A1技術解析與應用指南

一、產(chǎn)品概述與技術定位

X-NUCLEO-OUT14A1是意法半導體推出的工業(yè)數(shù)字輸出擴展板，專為STM32 Nucleo生態(tài)系統(tǒng)設計。該板卡基于ISO808A-1八路高邊智能功率固態(tài)繼電器，集成了電氣隔離與SPI控制接口，為驅(qū)動1.0A工業(yè)負載提供了完整的評估解決方案。

?核心定位?：作為工業(yè)自動化領域PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)的數(shù)字輸出模塊，特別適用于需要高可靠性和安全隔離的工業(yè)場景。

二、核心器件特性深度解析

1. ISO808A-1智能功率開關主要參數(shù)

• ?工作電壓范圍?：9.2V至36V寬壓輸入
• ?導通電阻?：最大260mΩ，顯著降低功率損耗
• ?通道電流能力?：每通道最高1.0A持續(xù)輸出
• ?隔離等級?：內(nèi)置2k VRMS電氣隔離保障
• ?通信接口?：20MHz SPI支持菊花鏈拓撲
• ?保護機制?：集成欠壓鎖定、過載保護、過溫保護和接地丟失保護

2. 擴展板關鍵電氣特性

?邏輯側(cè)工作電壓?：3.3V至5V兼容設計
?過程側(cè)工作電壓?：

• 基礎范圍：10V（J10開路）至33V（J9閉合）
• 擴展范圍：9.2V（J10閉合）至36V（J9開路）

三、硬件架構與接口設計

1. 電源管理架構

• ?過程側(cè)電源?：通過D1（STPS1H100A）實現(xiàn)反向極性保護
• ?濾波設計?：C9（47μF）+C10（2.2μF）構成LC濾波網(wǎng)絡
• ?瞬態(tài)抑制?：SM15T39CA提供過壓保護

2. 通信與控制接口

?SPI接口定義?：

• SPI_CLK：時鐘信號（最高20MHz）
• SPI_MOSI：主出從入
• SPI_MISO：主入從出
• SPI_SS：片選信號

?菊花鏈配置?：
通過J12、J13跳線實現(xiàn)多板卡級聯(lián)，支持構建16通道數(shù)字輸出系統(tǒng)。

3. 狀態(tài)指示系統(tǒng)

• ?綠色LED?：輸出開關狀態(tài)指示（J6、J7跳線控制）
• ?紅色LED?：公共過溫和通信錯誤診斷（J3跳線控制）
• ?紅色LED?：PGOOD信號指示
• ?黃色LED?：輸出使能狀態(tài)指示

四、保護機制詳解

1. 電氣保護

• ?反向極性保護?：過程側(cè)和邏輯側(cè)電源均集成
• ?ESD保護?：ESDA15P60-1U1M和ESDA7P60-1U1M器件
• ?過壓保護?：SMBJ5.0A-TR提供5V鉗位保護

2. 熱管理與故障檢測

• ?過溫保護?：芯片內(nèi)置溫度傳感器
• ?PGOOD監(jiān)控?：VCC電壓電平報警信號
• ?快速衰減?：針對感性負載的優(yōu)化設計

五、典型應用場景與配置指南

1. PLC數(shù)字輸出模塊

適用于工業(yè)自動化中的執(zhí)行器驅(qū)動、繼電器控制、電磁閥驅(qū)動等場景。建議配置：

• 工作電壓：選擇24V工業(yè)標準
• 負載類型：阻性、感性負載均可
• 通信速率：根據(jù)實時性要求選擇SPI頻率

2. 多板卡擴展配置

通過菊花鏈功能連接兩塊X-NUCLEO-OUT14A1，實現(xiàn)16通道統(tǒng)一控制。連接方式：

1. 主板的SPI_MISO連接至第一從板的SPI_MOSI
2. 第一從板的SPI_MISO連接至第二從板
3. 所有板卡的SPI_CLK和SPI_SS并聯(lián)

3. 與STM32 Nucleo開發(fā)板兼容性

• ?直接兼容?：NUCLEO-F401RE、NUCLEO-G431RB
• ?連接方式?：通過GPIO引腳和Arduino R3連接器

六、設計注意事項

1. 布局布線建議

• ?電源走線?：過程側(cè)大電流路徑需足夠?qū)挾?/li>
• ?地平面?：保持完整地平面以降低噪聲
• ?隔離邊界?：在電氣隔離兩側(cè)保持足夠的爬電距離

2. 散熱設計考量

• ?功率計算?：PD = I2 × RDS(on) × 通道數(shù)
• ?環(huán)境溫度?：考慮最高工作環(huán)境溫度
• ?散熱措施?：必要時應添加散熱片或強制風冷

七、開發(fā)與調(diào)試支持

1. 軟件生態(tài)系統(tǒng)

• ?STM32Cube軟件擴展?：X-CUBE-IPS驅(qū)動包
• ?示例代碼?：提供完整配置和診斷例程
• ?調(diào)試接口?：通過標準調(diào)試工具連接