基于 STM32 Nucleo 的 IPS4140HQ-1 工業數位輸出擴展板

產品說明
X-NUCLEO-DO41A1工業數位輸出擴充板專為STM32 Nucleo設計，提供強大且靈活的評估環境，用于測試IPS4140HQ-1四通道高邊智慧功率固態繼電器在連接至≤1 A工業負載的數位輸出模組中的驅動和診斷能力。

X-NUCLEO-DO41A1擴充板具備兩個電氣隔離的應用端：邏輯端和制程端。兩端透過STISO621數位隔離器提供的2.8 kVRMS電隔離實現分離。

邏輯端是MCU的工作區域，由VISO_L軌供電（3.3 V或5.0 V，取決于SW1的設定）。板載的Arduino? UNO R3連接器可與NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB開發板連接。

當X-NUCLEO-DO41A1堆疊在NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB上時，如果透過USB線連接至PC/筆記型電腦，則VISO_L由Nucleo板供電。如果獨立使用X-NUCLEO-DO41A1，則VISO_L可以由CN6[4]（SW1 = 閉合1-2）或CN6[5]（SW1 = 閉合2-3）供電。預設情況下，CN5[1, 2]和CN9[7, 8]上的訊號可被驅動為高/低電平，從而啟動或停用連接至CN2[1, 2]和CN3[1, 2]的制程端負載。 IPS4140HQ-1內部嵌入的四個輸出開關的熱診斷訊號透過CN5[9, 10]和CN8[5, 6]進行報告。開關SW2、SW3、SW4、SW5為使用者提供彈性，可重新繪制CN5、CN8和CN9上的驅動訊號IN1、IN2、IN3以及STATUS1（更多詳情請參閱原理圖）。

過程端是工業現場的應用端（24 V工作軌）。制程端具備兩個電源軌：VCC軌（通常連接至24 V軌）和板載LDO40LPU33 (U8) 產生的VISO_P (3.3 V)。

VCC軌透過STPS1H100A保護以防止CN1上的極性反接（J1保持開路時有效）以及透過SMC30J30CA (U2) 保護以防止突波脈沖（J2閉合時有效）。 VCC軌同時為IPS4140HQ-1及LDO40LPU33供電。

VISO_P軌為數位隔離器以及紅色診斷LED（D7、D8、D9、D10）供電，分別指示輸出通道OUT1、OUT2、OUT3、OUT4的過熱故障。

最多可在CN2[1, 2]和CN3[1, 2]連接器與制程端接地(CN1[2]) 之間連接四個工業負載。四個綠色LED（D1、D2、D3、D4）可用來監控各輸出開關OUT1、OUT2、OUT3、OUT4的開/關狀態。透過J4位置開路（1-2、3-4、5-6、7-8），可停用這些綠色LED。

此外，還可以評估由X-NUCLEO-DO41A1堆疊在其他擴充板上組成的系統。

產品特色

• 基于IPS4140HQ-1四聲道高邊開關，具體特性如下：
  • 工作電壓范圍：10.5 V至36 V
  • 工作電流范圍：各通道≤ 1 A
  • 3.3 V和5 V相容I/O
  • 低功耗（待機電流= 250 μA，RON(TYP)= 80 mΩ）
  • 可驅動電阻、電容和電感負載（支援快速消磁）
  • 帶滯后的欠壓關斷
  • 每頻道開漏熱故障診斷腳
  • 每通道過載、短路和熱結保護
  • 外殼過溫保護
  • 外殼過溫保護復位時不同時重新啟動頻道
  • 接地失效保護
  • 設計符合業界標準：IEC61131-2、IEC61000-4-2（最高±25 kV）、IEC61000-4-4和IEC61000-4-5
  • 采用QFN48L 8x6 mm封裝
• 過程端工作范圍：11 V或36 V
• 透過STPS1H100A實現制程端反向極性保護（J1開路）
• 透過SMC30J30CA實現電源軌突波脈沖保護（J2閉合）
• 板載高效能LDO 24 V至3.3 V (LDO40LPU33)
• 指示輸出開/關狀態的綠色LED（J4閉合1-2、3-4、5-6、7-8）
• 指示熱故障的紅色LED（D7、D8、D9、D10）
• 透過STISO621數位隔離器實現邏輯端與制程端的電氣隔離
• 邏輯端工作電壓為3.3 V（SW1閉合1-2）或5 V（SW1閉合2-3）
• 邏輯端配有Arduino? UNO R3連接器
• 驅動輸出通道的數位訊號（預設= CN5[1, 2]、CN9[7, 8]）
• 用于熱診斷的數位訊號（預設= CN5[9, 10] 和CN8[5, 6]）
• 透過SW2、SW3、SW4、SW5可輕松重新配置數位訊號
• 與STM32 Nucleo開發板相容
• 符合RoHS和中國RoHS標準
• 通過CE認證

產品優勢
易于使用的評估板，為評估連接到 ≤1 A 工業負載的數位輸出模組中的 IPS4140HQ-1 四通道高側智慧功率固態繼電器的驅動和診斷能力提供強大而靈活的環境。

推薦應用
Input\Ouput Modules

主要軟件
X-CUBE-IPS

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