STMicroelectronics STEVAL-IFP044V1擴(kuò)展板提供一個(gè)強(qiáng)大、靈活的環(huán)境，用于評(píng)估IPS2050H-32的驅(qū)動(dòng)和診斷功能。IPS2050H-32雙通道高側(cè)智能電源固態(tài)繼電器在連接5.7A（最大值）工業(yè)負(fù)載的數(shù)字輸出模塊中評(píng)估。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics STEVAL-IFP044V1擴(kuò)展板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

STM STEVAL-IFP044V1擴(kuò)展板通過(guò)5kV光耦合器（由GPIO引腳、Arduino UNO R3（默認(rèn)配置）和ST morpho（可選，未安裝）連接器驅(qū)動(dòng)）與STM32 Nucleo上的微控制器連接。

特性

• 基于IPS2050H-32雙通道高側(cè)開(kāi)關(guān)，具有以下特性：
  • 工作電壓范圍：高達(dá)60V/5.7A
  • 低功耗 (R ON(MAX) =50m?)
  • 用于電感負(fù)載的快速衰減
  • 智能驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載
  • 欠壓鎖定
  • 每通道過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)
  • QFN48L 8mm x 6mm封裝
• 應(yīng)用板工作電壓范圍：8V至33V/0A至5.7A
• 擴(kuò)展工作電壓范圍（J3開(kāi)路）：高達(dá)60V
• 綠色LED，用于輸出開(kāi)/關(guān)狀態(tài)
• 紅色LED，用于每通道診斷（過(guò)載和過(guò)熱）
• 5kV電隔離
• 電源軌反向極性保護(hù)
• 兼容STM32 Nucleo開(kāi)發(fā)板
• 配有Arduino UNO R3連接器
• 通過(guò)CE認(rèn)證
• 符合RoHS指令和中國(guó)RoHS指令
• 未批準(zhǔn)FCC轉(zhuǎn)售

布局

基于STEVAL-IFP044V1工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板的技術(shù)解析與應(yīng)用設(shè)計(jì)?

一、產(chǎn)品架構(gòu)與核心特性

1. 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

STEVAL-IFP044V1是基于IPS2050H-32雙高端智能功率固態(tài)繼電器的工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板。其核心特性包括：

• ?功率處理能力?：工作電壓范圍8-33V（J3開(kāi)路時(shí)可擴(kuò)展至60V），最大輸出電流5.7A
• ?低功耗設(shè)計(jì)?：IPS2050H-32的導(dǎo)通電阻最大值僅50mΩ，大幅降低功率損耗
• ?保護(hù)機(jī)制完善?：
  • 每通道獨(dú)立過(guò)載和過(guò)溫保護(hù)
  • 欠壓鎖定功能（UVLO）
  • 5kV galvanic隔離
  • 電源反接保護(hù)

2. 接口與連接方案

• ?控制器兼容性?：通過(guò)Arduino UNO R3連接器（默認(rèn)配置）和ST morpho連接器（選配，未安裝）與STM32 Nucleo開(kāi)發(fā)板連接
• ?隔離通信?：通過(guò)5kV光耦與STM32 Nucleo微控制器的GPIO引腳實(shí)現(xiàn)電氣隔離
• ?擴(kuò)展能力?：支持最多4塊STEVAL-IFP044V1擴(kuò)展板堆疊，構(gòu)建8通道數(shù)字輸出模塊

二、關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)分析

1. 電源管理電路

• ?主電源路徑?：VCC輸入通過(guò)保險(xiǎn)絲和TVS管（SM15T39CA）提供過(guò)壓保護(hù)
• ?濾波設(shè)計(jì)?：C6（100μF）與C13（2.2μF/100V）組成兩級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)，有效抑制電源噪聲
• ?備用電源?：J3跳線開(kāi)路時(shí)可支持60V高壓應(yīng)用場(chǎng)景

2. 輸出驅(qū)動(dòng)電路

基于IPS2050HQ-32的智能驅(qū)動(dòng)架構(gòu)：

• ?輸入控制?：IN1/IN2信號(hào)通過(guò)22kΩ上拉電阻（R3/R4）和光耦隔離（ISO1/ISO2）實(shí)現(xiàn)安全控制
• ?狀態(tài)指示?：綠色LED（DG1/DG2）顯示輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)，紅色LED提供故障診斷指示
• ?負(fù)載適應(yīng)?：
  • 感性負(fù)載快速衰減
  • 容性負(fù)載智能驅(qū)動(dòng)
  • 集成47nF、470nF、0.47nF多級(jí)電容網(wǎng)絡(luò)（C7-C12）

3. 保護(hù)電路設(shè)計(jì)

• ?溫度監(jiān)控?：IPS2050H-32內(nèi)置溫度傳感器，過(guò)溫時(shí)自動(dòng)關(guān)斷并觸發(fā)FLT信號(hào)
• ?電流檢測(cè)?：通過(guò)IPD1/IPD2引腳實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流監(jiān)測(cè)

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)

1. 工業(yè)PLC系統(tǒng)構(gòu)建

• ?模塊化設(shè)計(jì)?：?jiǎn)伟逄峁?通道數(shù)字輸出，通過(guò)堆疊實(shí)現(xiàn)多通道擴(kuò)展
• ?實(shí)時(shí)診斷?：FLT1/FLT2信號(hào)提供通道級(jí)的故障狀態(tài)反饋
• ?靈活配置?：通過(guò)J5-J8跳線選擇默認(rèn)/備用功能模式

2. 連接配置指南

• ?STM32 Nucleo對(duì)接?：
  • NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB開(kāi)發(fā)板
  • 通過(guò)CN5-CN9連接器實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸
• ?外部負(fù)載連接?：
  • OUT1/OUT2通過(guò)CN1連接器輸出
  • 支持最大5.7A工業(yè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

1. 電源設(shè)計(jì)考量

• ?電壓選擇?：標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用8-33V，高壓應(yīng)用需確保J3跳線開(kāi)路
• ?散熱管理?：IPS2050H-32采用QFN48L 8×6mm封裝，需保證足夠的散熱面積

2. 信號(hào)完整性保障

• ?隔離設(shè)計(jì)?：5kV光耦確保控制器與功率電路的電氣隔離
• ?阻抗匹配?：100Ω串聯(lián)電阻（R101-R134）優(yōu)化信號(hào)傳輸質(zhì)量

3. 安全認(rèn)證說(shuō)明

• ?符合標(biāo)準(zhǔn)?：CE認(rèn)證，RoHS和中國(guó)RoHS合規(guī)
• ?限制條款?：未獲得FCC認(rèn)證，不得用于轉(zhuǎn)售用途

五、系統(tǒng)集成建議

1. ?軟件支持?：配合ST提供的X-CUBE-IPS軟件擴(kuò)展包，快速實(shí)現(xiàn)STM32Cube環(huán)境下的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)
2. ?調(diào)試支持?：TP1-TP5測(cè)試點(diǎn)便于關(guān)鍵信號(hào)測(cè)量和故障排查
3. ?擴(kuò)展應(yīng)用?：可與其他STM32生態(tài)模塊組合，構(gòu)建完整的工業(yè)自動(dòng)化解決方案