STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT09A1/OUT19A1扩展板数据手册

STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT09A1/OUT19A1扩展板基于STM32核的IPS8160HQ/IPS8160HQ-1八通道高边开关。这些扩展板为评估连接到0.7A和1A工业负载的数字输出模块中的IPS8160HQ/IPS8160HQ-1开关提供了一个灵活的环境。X-NUCLEO-OUT09A1/OUT19A1通过GPIO引脚和Arduino^®^ R3连接器驱动的3kV和3.7kV光耦合器与STM32 NUCLEO上的微控制器一起工作。这些扩展板可以连接到NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB开发板。X-NUCLEO-OUT09A1/OUT19A1扩展板具有10.5V至36V的工作范围、3kV的电流隔离、低电压锁定，并符合 RoHS 标准和CE认证。

数据手册：

*附件：X-NUCLEO-OUT19A1数据手册.pdf

*附件：X-NUCLEO-OUT09A1数据手册.pdf

特性

• 基于IPS8160HQ/IPS8160HQ-1八通道高端开关：
  • 工作范围：10.5V至36V
  • 低功耗耗散：RON (MAX) = 280mΩ
  • 用于电感负载的快速衰减
  • 欠压锁定
  • 过载和过热保护
  • 虚接地保护
  • QFN48L 8mm x 6mm封装
• 15V至33V应用板电压工作范围
• 最多36V扩展电压工作范围（J9开路）
• 每通道工作电流高达0.7A (X-NUCLEO-OUT09A1)
• 每个通道工作电流高达1A (X-NUCLEO-OUT19A1)
• 用于输出开/关状态的绿色LED（J12和J13关闭1-2、3-4、5-6、7-8）
• 用于常见过热诊断的红色LED (SW2关闭 2-3)
• 3kV电隔离
• 电源轨反转极性保护
• 兼容STM32核开发板
• 配备Arduino Arduino^®^ UNO R3连接器
• 符合RoHS标准和RoHS中国标准
• 通过CE认证

示意图

X-NUCLEO-OUT19A1工业数字输出扩展板技术解析

一、核心特性与产品定位

‌X-NUCLEO-OUT19A1‌是基于IPS8160HQ-1八角高边智能功率开关的工业数字输出扩展板，专为STM32 Nucleo生态打造。该板卡工作电压范围为10.5至36V，最大导通电阻仅280mΩ，每通道支持高达1A的持续输出电流，特别适用于‌ 可编程逻辑控制器(PLC) ‌等工业自动化场景。

‌关键保护机制‌包括：

• 过载与过温保护
• 欠压锁定功能
• 接地失效保护
• 电源反极性保护
• 3kV电气隔离

二、IPS8160HQ-1功率开关深度剖析

作为板卡的核心器件，IPS8160HQ-1采用QFN48L 8x6mm封装，集成多项智能保护功能：

• ‌快速衰减设计‌：针对感性负载优化，确保开关过程中的电压尖峰得到有效抑制
• ‌多重诊断能力‌：通过状态反馈引脚实时监测系统健康状况
• ‌宽压工作范围‌：适应工业环境中常见的电压波动

三、硬件架构设计精要

3.1 电源管理架构

板卡配备‌两级电源防护‌：

• 初级保护：SM15T39CA瞬态电压抑制二极管
• 次级滤波：C9(47μF)、C10(2.2μF)组成的多级电容网络
• 可选辅助供电：通过J11跳线支持7-12V Nucleo辅助电源输入

3.2 信号隔离设计

采用‌三重隔离方案‌：

• ISO1/ISO2：TLP293-4光耦提供3kV信号隔离
• ISO3：ACPL-217-50AE光耦实现状态反馈隔离
• 3.7kV高压隔离：确保微控制器与工业负载间的电气安全

四、接口连接与扩展能力

‌双连接器体系‌确保灵活的系统集成：

• ‌Arduino UNO R3连接器‌：支持快速原型开发
• ‌Morpho连接器‌：提供完整的STM32引脚访问能力
• ‌堆叠扩展支持‌：可与其他X-NUCLEO系列板卡组合使用

五、软件开发环境

官方提供‌X-CUBE-IPS软件扩展包‌，深度集成STM32Cube生态系统：

• 完整的驱动库支持
• 丰富的应用示例
• 直观的诊断功能API

六、应用配置要点

6.1 输出状态指示

• ‌绿色LED阵列‌：通过J12/J13跳线配置输出状态显示
• ‌红色诊断LED‌：通过SW2跳线启用过热报警指示

6.2 输入信号路由

通过电阻网络实现‌灵活的GPIO映射‌：

• 默认输入路径：IN1→PC7、IN2→PA9
• 备用输入路径：支持多路GPIO信号重定向
• 状态反馈：通过专用STATUS引脚实时监控

七、设计验证与合规性

板卡通过‌CE认证‌，符合‌RoHS和中国RoHS环保标准‌，确保产品在工业环境中的可靠性和合规性。

八、典型应用场景

1. ‌工业自动化控制系统‌
2. ‌电机驱动模块‌
3. ‌电磁阀控制单元‌
4. ‌继电器驱动电路