X-NUCLEO-OUT01A2工业数字输出扩展板技术解析‌

STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT01A2数字输出扩展板是工业数字输出扩展板，用于STM32 Nucleo电路板，并基于ISO8200BQ固态继电器。该扩展板接口直接连接到由GPIO引脚和Arduino^®^ R3连接器驱动的STM32 Nucleo上的微控制器。X-NUCLEO-OUT01A2扩展板提供一个环境，用于评估连接到0.7A工业负载的数字输出模块中ISO8200BQ的诊断和驱动能力。该扩展板可连接至NUCLEO-F401RE和NUCLEO-G431RB STM32 Nucleo开发板。X-NUCLEO-OUT01A2扩展板经过CE认证，符合RoHS指令以及中国RoHS标准。

数据手册；*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT01A2数字输出扩展板数据手册.pdf

特性

• 基于ISO8200BQ八进制高压侧，具有以下特性：
  • 工作电压范围：10.5V至36V
  • 低功率耗散 (RON(MAX) = 240mΩ)
  • 每个通道工艺侧最多0.7A工作电流
  • 直接 (抖动<20µs) 和同步 (抖动<6µs) 控制模式
  • 用于电感负载的快速衰减
  • 欠压锁闭
  • 过载和过热保护
  • 接地失效保护
  • TFQFPN32封装
• 工艺和逻辑电源轨反转极性保护装置
• 兼容STM32 Nucleo开发板
• 配备Arduino^®^ UNO R3连接器
• 符合RoHS标准和RoHS中国标准
• 通过CE认证

电路板概述

‌X-NUCLEO-OUT01A2工业数字输出扩展板技术解析‌

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‌一、产品概述‌

X-NUCLEO-OUT01A2是意法半导体（STMicroelectronics）推出的工业级数字输出扩展板，专为STM32 Nucleo开发平台设计。其核心采用‌ISO8200BQ octal高边智能功率固态继电器‌，具备‌8通道独立输出‌和‌2500VRMS galvanic隔离‌特性，支持驱动最高‌0.7A/通道的感性负载‌，适用于工业自动化、PLC（可编程逻辑控制器）及高可靠性数字输出模块场景。

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‌二、核心特性与硬件设计‌

‌1. ISO8200BQ核心芯片功能‌

• ‌电压范围‌：10.5V至36V宽压操作，支持工业现场复杂电源环境。
• ‌导通电阻‌：最大240mΩ（@25°C），低功耗设计减少热损耗。
• ‌保护机制‌：
  • 过载与过温保护
  • 欠压锁定（UVLO）
  • 接地丢失保护
• ‌控制模式‌：
  • ‌直接控制模式‌（J1、J2闭合）：响应延迟<20μs
  • ‌同步控制模式‌（J1、J2断开）：抖动<6μs，适用于精密时序控制。

‌2. 扩展板硬件配置‌

• ‌逻辑侧电压‌：3.3V至5V兼容，适配STM32 Nucleo系列MCU。
• ‌输出状态指示‌：
  • 绿色LED（J6、J7闭合1-2/3-4/5-6/7-8）实时显示通道开关状态。
  • 红色LED（J3闭合1-2）用于过热与通信错误诊断。
  • 黄色LED（J3闭合5-6）指示输出使能状态。
• ‌接口兼容性‌：
  • 标准Arduino UNO R3连接器
  • Morpho扩展接口（未焊接预留位）
• ‌反向极性保护‌：逻辑侧与过程侧电源均内置防反接电路。

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‌三、应用场景与系统集成‌

‌1. 典型工业应用‌

• ‌PLC模块扩展‌：结合X-NUCLEO-PLC01A1构建‌8输入+16输出‌的完整控制系统。
• ‌无线远程控制‌：通过X-NUCLEO-IDW01M1扩展Wi-Fi/蓝牙通信，搭配‌ST-PLC移动端应用‌（Android/iOS）实现远程监控。
• ‌高感性负载驱动‌：适用于电磁阀、继电器线圈等工业执行器。

‌2. 配置灵活性‌

• ‌跳线与开关设置‌：
  • 默认配置（J13-J17开路，SW1/SW28-SW35闭合1-2）可兼容前代X-NUCLEO-OUT01A1硬件。
• ‌独立/堆叠使用‌：既可单独连接NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB开发板，也可与其他扩展板堆叠形成多功能系统。

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‌四、关键参数与设计要点‌

‌参数类别‌	‌规格说明‌
‌过程侧电压‌	11V（J10开路）至33V（J9闭合），扩展模式可达10.5V–36V（J10闭合，J9开路）
‌隔离强度‌	2500VRMS galvanic隔离（ISO8200BQ内置）
‌输出电流‌	单通道持续0.7A（总输出能力受散热设计限制）
‌封装与认证‌	TFQFPN32封装；符合RoHS/中国RoHS标准；CE认证

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‌五、软件生态与开发支持‌

• ‌STM32Cube软件扩展‌：提供‌X-CUBE-IPS‌固件库，集成通道诊断、保护机制调优及同步控制算法。
• ‌多模式支持‌：
  • ‌快速衰减‌（Fast decay）：优化感性负载关断特性，抑制电压尖峰。
  • ‌可选驱动策略‌：通过SW36/SW37切换直接访问（闭合1-2）或同步访问（闭合2-3）。

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‌六、设计建议与注意事项‌

1. ‌散热管理‌：持续满载运行时需监测ISO8200BQ结温，建议配合散热器或强制风冷。
2. ‌布线优化‌：高频场景下，VCC与GND间需就近布置去耦电容（如C9-C12）。
3. ‌兼容性验证‌：与NUCLEO板卡连接时，需确认EXT_Vdd跳线设置为3.3V（独立使用时可达5.5V）。