STMicroelectronics STEVAL-IFP045V1扩展板设计用于连接2.5A工业负载的数字输出模块中的IPS1025H单通道高侧智能电源固态继电器。STEVAL-IFP045V1工业数字输出扩展板提供强大、灵活的评估环境。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-IFP045V1扩展板数据手册.pdf

特性

• 基于IPS1025H单通道高侧开关，具有以下特性：
  • 工作电压范围：高达60V
  • 低功耗 (R ON(MAX) =25mΩ)
  • 用于电感负载的快速衰减
  • 智能驱动电容负载
  • 欠压锁定
  • 过载和过热保护
  • QFN48L 8mm x 6mm封装
• 应用板的工作电压范围：8V至33V/0A至2.5A
• 扩展工作电压范围（J3开路）：高达60V
• 用于指示输出开/关状态的绿色LED
• 用于指示过载和过热诊断的红色LED
• 5kV电隔离
• 电源轨反向极性保护
• 兼容STM32 Nucleo开发板
• 配有Arduino UNO R3连接器
• 通过CE认证
• 符合RoHS指令和中国RoHS指令
• 未批准FCC转售

布局

STEVAL-IFP045V1工业数字输出扩展板技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

STEVAL-IFP045V1是STMicroelectronics推出的一款工业级数字输出扩展板，专门为评估IPS1025H单高边智能功率固态继电器的驱动和诊断能力而设计。该扩展板为连接2.5A工业负载的数字输出模块提供了强大而灵活的环境。

核心亮点特性

• ‌基于IPS1025H单高边开关‌：工作电压范围达60V，最大导通电阻仅25mΩ
• ‌宽电压工作范围‌：标准工作范围8-33V/0-2.5A，扩展模式下可达60V
• ‌完善的保护机制‌：具备快速感性负载衰减、智能容性负载驱动、欠压锁定、过载和过热保护
• ‌高压隔离设计‌：提供5kV光耦隔离，确保系统安全
• ‌丰富的诊断指示‌：绿色LED显示输出状态，红色LED提供过载和过热诊断

二、硬件架构深度解析

2.1 核心器件IPS1025H

该扩展板的核心是QFN48L 8x6mm封装的IPS1025H单高边智能功率固态继电器，其主要技术参数包括：

• ‌导通性能‌：最大导通电阻25mΩ，显著降低功率损耗
• ‌负载适应性‌：支持快速感性负载衰减和智能容性负载驱动
• ‌保护功能‌：集成欠压锁定、过载保护和温度保护电路

2.2 电源管理架构

扩展板设计了多重电源管理方案：

• ‌主供电‌：8-60V宽范围输入，通过J3跳线选择工作模式
• ‌反向极性保护‌：集成供电轨反极性保护电路
• ‌滤波设计‌：采用C6（100μF）和C10（2.2μF）组合滤波

三、接口设计与系统集成

3.1 连接器配置

• ‌Arduino UNO R3连接器‌：提供标准化接口
• ‌STM32 Nucleo兼容性‌：可直接与NUCLEO-F401RE或NUCLEO-G431RB开发板连接
• ‌多板堆叠能力‌：支持最多4块扩展板堆叠，构建多通道数字输出系统

3.2 信号隔离设计

通过5kV光耦隔离器实现MCU与功率级的电气隔离：

• ‌控制信号‌：IN1输入信号
• ‌故障诊断‌：FLT1、FLT2故障信号反馈
• ‌GPIO驱动‌：通过STM32的GPIO引脚驱动光耦

四、应用场景与优势分析

4.1 目标应用领域

• ‌ 可编程逻辑控制器（PLC） ‌
• 工业自动化系统
• 数字输出模块评估
• 高边开关应用测试

4.2 设计优势

1. ‌高性能‌：低导通电阻确保高效率运行
2. ‌高可靠性‌：多重保护机制保证系统稳定
3. ‌灵活性‌：宽电压范围和堆叠设计适应多样化需求
4. ‌易用性‌：标准化接口简化系统集成

五、系统配置与调试指南

5.1 跳线配置说明

• ‌J3‌：默认闭合，选择标准电压范围；断开时可扩展至60V
• ‌J1‌：默认闭合，输出连接
• ‌SW1-SW4‌：提供灵活的配置选项

5.2 软件支持

扩展板提供STM32Cube软件扩展（X-CUBE-IPS），包含：

• IPS1025H驱动库
• 工业数字输出控制算法
• 诊断功能实现

六、安全认证与合规性

该扩展板已通过：

• ‌CE认证‌：符合欧洲安全标准
• ‌RoHS合规‌：符合环保要求
• ‌中国RoHS‌：满足中国市场准入要求

七、设计注意事项

1. ‌散热考虑‌：在大电流应用时需关注IPS1025H的散热设计
2. ‌电源选择‌：根据负载需求合理选择工作电压范围
3. ‌布线规范‌：遵循高频电路布线原则，确保系统稳定性