STMicroelectronics STEVAL-IFP041V1工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板基于ISO808，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0.7A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-IFP041V1數(shù)字輸出擴(kuò)展板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 基于ISO808的八通道高側(cè)開關(guān)，具有以下特點(diǎn):
  • 工作范圍：9.2V至36V
  • 低功耗 (RON(MAX) = 260m?)
  • 每通道處理側(cè)工作電流高達(dá)0.7A
  • 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(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CE認(rèn)證

示意圖

基于STEVAL-IFP041V1數(shù)字輸出擴(kuò)展板的工業(yè)控制解決方案解析?

1. 產(chǎn)品概述與技術(shù)定位

STEVAL-IFP041V1是意法半導(dǎo)體推出的工業(yè)級(jí)數(shù)字輸出擴(kuò)展板，核心采用ISO808隔離型八通道高邊功率固態(tài)繼電器。該方案專為工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別適用于驅(qū)動(dòng)高達(dá)0.7A的感性負(fù)載場(chǎng)景。通過TFQFPN32封裝的集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制器與過程側(cè)之間的2500Vrms強(qiáng)隔離保護(hù)，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供可靠的電氣隔離屏障。

2. 核心技術(shù)與架構(gòu)特性

2.1 功率驅(qū)動(dòng)架構(gòu)

• ?ISO808芯片特性?：工作電壓范圍9.2-36V，最大導(dǎo)通電阻260mΩ，單通道持續(xù)輸出電流0.7A
• ?雙重工作模式?：
  • 直接控制模式（J1、J2閉合）：響應(yīng)延遲＜20μs
  • 同步控制模式（J1、J2斷開）：抖動(dòng)控制＜6μs
• ?保護(hù)機(jī)制?：集成欠壓鎖定、過載/過熱保護(hù)、接地失效保護(hù)，支持感性負(fù)載快速衰減

2.2 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

• 邏輯側(cè)工作電壓：3.3-5V自適應(yīng)
• 過程側(cè)電壓范圍：基礎(chǔ)模式10-33V（J10斷開），擴(kuò)展模式9.2-36V（J10閉合）
• 全系配備反極性保護(hù)電路，兼容STM32 Nucleo開發(fā)平臺(tái)

3. 硬件實(shí)現(xiàn)與接口設(shè)計(jì)

3.1 連接器布局

• Arduino UNO R3標(biāo)準(zhǔn)接口
• Morpho擴(kuò)展連接器（未預(yù)裝）
• 8路工業(yè)輸出端子（CN1-CN4，CN12）
• 狀態(tài)診斷接口（CN5，CN8，CN9）

3.2 狀態(tài)指示系統(tǒng)

• ?綠色LED陣列?（D3-D10）：輸出通道狀態(tài)指示，需閉合J6、J7對(duì)應(yīng)跳線
• ?紅色診斷LED?（D11）：過溫/通信錯(cuò)誤報(bào)警，需閉合J3（1-2）
• ?黃色使能LED?（D15）：輸出使能狀態(tài)指示，需閉合J3（5-6）

4. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

4.1 可編程邏輯控制器（PLC）

該擴(kuò)展板可直接作為PLC的數(shù)字輸出模塊，通過ISO808的強(qiáng)隔離特性有效阻斷現(xiàn)場(chǎng)干擾。典型配置方案：

• 主控單元：NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB
• 過程側(cè)供電：24V工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電壓
• 負(fù)載類型：電磁閥、小型繼電器、指示燈等感性負(fù)載

4.2 多板卡協(xié)同系統(tǒng)

支持與STM32生態(tài)系統(tǒng)中的其他擴(kuò)展板堆疊使用，可通過Arduino接口實(shí)現(xiàn)：

• 模擬量輸入采集
• 通信模塊擴(kuò)展
• 人機(jī)界面集成

5. 軟件開發(fā)支持

配套軟件資源X-CUBE-IPS提供完整的驅(qū)動(dòng)庫(kù)，包含：

• 通道使能/禁用控制API
• 實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)接口
• 故障診斷與處理機(jī)制
• 同步模式時(shí)序配置工具

6. 工程應(yīng)用要點(diǎn)

1. ?電源配置?：獨(dú)立使用時(shí)邏輯側(cè)電壓可配置至5.5V，與NUCLEO板配合時(shí)需限制在3.3V
2. ?散熱設(shè)計(jì)?：連續(xù)驅(qū)動(dòng)高感性負(fù)載時(shí)需考慮板載散熱
3. ?布線規(guī)范?：高壓線路與信號(hào)線路隔離走線，推薦使用屏蔽電纜