基于ST 意法半導(dǎo)體IPS1025HF, STM32 Nucleo的智能負(fù)載管理解決方案

工業(yè)數(shù)位輸出入IC 用于我們?nèi)粘Ｉ钪械?a target="_blank">電子控制系統(tǒng)，通常在智能工廠和家庭和樓宇自動化，在城市和交通基礎(chǔ)設(shè)施控制中也有廣泛的應(yīng)用。

自動化中的執(zhí)行器(actuator)使控制系統(tǒng)執(zhí)行從智能傳感器接收到信息和數(shù)據(jù)的電氣和機(jī)電動作。 通常執(zhí)行器可以看作是具有特定特性和參數(shù)（電阻、電容、電感）的阻抗電氣負(fù)載。

因此，工業(yè)數(shù)位輸出模塊需要與現(xiàn)場安裝的任何執(zhí)行器搭配運(yùn)作，無論其具體電氣參數(shù)如何!
為應(yīng)對這一技術(shù)挑戰(zhàn)并為設(shè)計(jì)工程師提供更大的靈活性，ST 開發(fā)了新一代智能電源開關(guān) (IPS)，實(shí)現(xiàn)了稱為智能負(fù)載管理的獨(dú)特主動式電流限制控制功能。

IPS1025HF快速啟動高邊功率開關(guān)，目標(biāo)應(yīng)用是有極短上電延遲時間需求的安全系統(tǒng)?？剂康絍cc電源通斷情況，為了確保安全保護(hù)系統(tǒng)能夠達(dá)到指定之安全完整性等級(SIL)，IPS1025HF的通斷回應(yīng)時間仍低于60μs。此款元件支援8.65V至60V寬壓電源，輸入腳位最大耐壓高達(dá)65V，能夠承受工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)峻運(yùn)作狀況。目標(biāo)應(yīng)用包括可程式設(shè)計(jì)邏輯控制器(Programmable Logic Controller；PLC)、自動販賣機(jī)、工廠自動化 I／O 周邊設(shè)備和電腦數(shù)值控制(Computer Numerical Control；CNC)。

IPS1025HF與意法半導(dǎo)體智慧功率開關(guān)系列中的單通道和雙通道產(chǎn)品相似，有兩個可程式設(shè)計(jì)限流設(shè)定，能讓使用者在功率開關(guān)啟動時設(shè)定一個高限流值，進(jìn)而提升負(fù)載驅(qū)動的彈性，例如，燈泡、馬達(dá)和電容負(fù)載等需要高初始峰值電流的應(yīng)用。輸出級是一個在環(huán)境溫度下，導(dǎo)通電阻Rds(on)典型值12.5mOhm的N通道功率MOSFET，確保開關(guān)高效能、低熱耗散。MOSFET內(nèi)部將最小輸出電流限定在2.5A，最高單脈沖潰雪能量14J，可提升處理感性負(fù)載的可靠度。新產(chǎn)品還在內(nèi)部整合具快速退磁功能的主動鉗位電路。

該開關(guān)的安全功能包括欠壓、過壓、超載、短路、接地?cái)嚅_保護(hù)和Vcc斷開保護(hù)。芯片上的診斷引腳包含獨(dú)立的輸出超載和結(jié)過熱訊號，并增加一個熱感測器監(jiān)測封裝溫度。這些開關(guān)皆符合IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5的ESD、快速瞬變和浪涌抗擾度規(guī)范。為了方便開發(fā)者快速評估開關(guān)功能，X-NUCLEO-OUT15A1方案板整合IPS1025HF及相關(guān)電路，可以直接搭配STM32 Nucleo開發(fā)板使用。包括STSW-OUT15F4韌體包和STSW-IFAPGUI工業(yè)自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖形化使用者界面軟體，可以協(xié)助使用者在電腦桌面上打造完整的工業(yè)自動化環(huán)境。IPS1025HF現(xiàn)已量產(chǎn)，其采用PowerSSO-24和QFN48L兩種封裝。

另外一款是STEVAL-IFP040V1工業(yè)數(shù)字輸出方案, 它提供了一個強(qiáng)大而靈活的IPS1025HF 單高側(cè)智能功率固態(tài)繼電器，用于連接到 2.5 A 工業(yè)負(fù)載的數(shù)字輸出模塊中的。 STEVAL-IFP040V1 可以透過通用輸輸入引腳和 Arduino? UNO R3 連接器驅(qū)動的 5 kV 光耦合器與 STM32 Nucleo 上的微控制器連接。 方案板可以連接到 NUCLEO-F401RE 或 NUCLEO-G431RB 開發(fā)板

?展示板照片

ST

?方案方塊圖

ST

?核心技術(shù)優(yōu)勢

? 可選擇的輸出電流

? 廣泛的保護(hù)

? 可調(diào)浪涌電流時間

? 開機(jī)時短（≤ 60 μs）傳播延遲 (IPS1025HF/HFQ)

? 感性負(fù)載的超快速消磁

? 高關(guān)斷能量

? 防電磁兼容

?方案規(guī)格

? 8 V 至 60 V 工作電源電壓范圍

? 工作輸出電流：2.4 A (IPS1025H/HQ) 或 5.6 A (IPS1025H-32/HQ-32)

? 容性負(fù)載智能驅(qū)動

? 感性負(fù)載快速消磁

? 欠壓鎖定

? VCC 過壓保護(hù)

? 輸出過載和過熱保護(hù)

? 外殼過溫保護(hù)

? 接地?cái)嗑€保護(hù)

? 過載事件診斷引腳

? 過熱事件診斷引腳

? 設(shè)計(jì)符合 IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5

? 封裝：PowerSSO-24 和 QFN48L 8x6x0.9 毫米

? 技術(shù)文檔 見大大通