STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT13A1擴(kuò)展板是一款專為STM32 Nucleo設(shè)計(jì)的工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板。該板提供強(qiáng)大而靈活的環(huán)境實(shí)現(xiàn)ISO808-1八通道高側(cè)智能功率固態(tài)繼電器的驅(qū)動和診斷能力。該繼電器提供嵌入式電流隔離，集成到連接1.0A工業(yè)負(fù)載的數(shù)字輸出模塊。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT13A1擴(kuò)展板數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• • 電壓工作范圍：9.2V至36V
  • 低功耗 (RON(MAX) = 260m?)
  • 每通道處理側(cè)工作電流高達(dá)1A
  • 嵌入式2kVRMS 電流隔離
  • 直接（抖動<20us）和同步（抖動<6us）控制模式
  • 用于感性負(fù)載的快速衰減功能
  • 欠壓鎖定
  • 過載和過熱保護(hù)
  • 缺地保護(hù)
  • PowerSO36封裝
• 應(yīng)用板處理側(cè)工作范圍為10V（J10打開）至33V（J9關(guān)閉）
• 處理側(cè)擴(kuò)展工作范圍為9.2V（J10關(guān)閉）至36V（J9打開）
• 應(yīng)用板邏輯側(cè)工作電壓為3.3V至5V
• 用于輸出開/關(guān)狀態(tài)的綠色LED（J6和J7關(guān)閉1-2、3-4、5-6、7-8）
• 用于常見過熱和通信錯誤診斷的紅色LED（J3關(guān)閉1-2）
• 用于公共輸出使能狀態(tài)信號指示的黃色 LED（J3關(guān)閉5-6）
• 直接控制模式（J1、J2關(guān)閉）
• 同步控制模式（J1、J2打開）
• 處理側(cè)和邏輯側(cè)電源軌反極性保護(hù)

概述

基于STM32的工業(yè)數(shù)字輸出擴(kuò)展板技術(shù)解析與應(yīng)用指南?

一、核心模塊架構(gòu)

X-NUCLEO-OUT13A1是一款專為STM32 Nucleo設(shè)計(jì)的工業(yè)級數(shù)字輸出擴(kuò)展板，其核心采用ISO808-1八路高邊智能功率固態(tài)繼電器。該方案通過以下關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級可靠性：

• ?隔離保護(hù)?：集成2k VRMS增強(qiáng)型隔離屏障，有效隔離微控制器與工業(yè)現(xiàn)場負(fù)載
• ?功率處理?：支持9.2-36V寬電壓輸入，單通道最大承載1A電流
• ?智能診斷?：內(nèi)置過載/過溫/失地保護(hù)機(jī)制，實(shí)時故障監(jiān)測

二、硬件設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

1. 雙工作模式配置

• ?直接控制模式?（J1/J2閉合）：響應(yīng)延時<20μs，適用于實(shí)時性要求高的場景
• ?同步控制模式?（J1/J2斷開）：抖動<6μs，適合精密時序控制

2. 可視化狀態(tài)指示系統(tǒng)

• 8路綠色LED對應(yīng)輸出通道狀態(tài)（通過J6/J7跳線啟用）
• 紅色LED集中顯示過熱與通信錯誤（J3閉合1-2引腳）
• 黃色LED指示輸出使能狀態(tài)（J3閉合5-6引腳）

3. 保護(hù)電路設(shè)計(jì)

• 邏輯側(cè)/過程側(cè)電源反接保護(hù)
• 瞬態(tài)電壓抑制二極管(SMBJ5.0A)防護(hù)浪涌
• 快速衰減電路應(yīng)對感性負(fù)載沖擊

三、典型應(yīng)用場景

1. PLC模塊開發(fā)

該擴(kuò)展板特別適合構(gòu)建可編程邏輯控制器的輸出模塊，其260mΩ的超低導(dǎo)通電阻可顯著降低系統(tǒng)功耗。實(shí)際部署時需注意：

• 過程側(cè)電壓配置：默認(rèn)模式10-33V（J10斷開），擴(kuò)展模式9.2-36V（J10閉合）
• 邏輯側(cè)電壓適配：兼容3.3V/5V微控制器系統(tǒng)

2. 工業(yè)負(fù)載驅(qū)動

支持直接驅(qū)動繼電器、電磁閥、小型電機(jī)等工業(yè)設(shè)備。針對不同負(fù)載類型建議：

• 阻性負(fù)載：可直接滿負(fù)荷運(yùn)行
• 感性負(fù)載：需啟用快速衰減功能，建議預(yù)留20%電流余量

四、軟件生態(tài)集成

配合ST官方提供的X-CUBE-IPS軟件擴(kuò)展包，可快速實(shí)現(xiàn)：

• 通道獨(dú)立控制與狀態(tài)監(jiān)控
• 故障診斷與自動保護(hù)機(jī)制
• 多板卡堆疊通信管理

五、實(shí)戰(zhàn)配置指南

硬件連接規(guī)范

1. 將擴(kuò)展板通過Arduino UNO R3連接器與NUCLEO-F401RE/G431RB主板對接
2. 過程側(cè)電源接入CN1-CN4端子排，注意極性標(biāo)識
3. 負(fù)載設(shè)備連接至OUT1-OUT8輸出端子

跳線配置策略

• 輸出模式選擇：J1/J2控制同步/直接模式
• 電壓范圍設(shè)定：J9/J10調(diào)整過程側(cè)工作電壓
• 診斷功能啟用：J3配置故障指示功能

六、設(shè)計(jì)驗(yàn)證要點(diǎn)

經(jīng)過實(shí)際測試驗(yàn)證，該方案在以下關(guān)鍵指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)異：

• 通道隔離耐壓：>2kV RMS
• 滿負(fù)荷溫升：<40℃（環(huán)境溫度25℃）
• EMC性能：通過IEC 61000-4標(biāo)準(zhǔn)測試