【应用方案】基于ST 意法半导体IPS1025HF, STM32 Nucleo的智能负...

谷谷小师妹

【应用方案】基于ST 意法半导体IPS1025HF, STM32 Nucleo的智能负载管理解决方案

工业数位输出入IC 用于我们日常生活中的电子控制系统，通常在智能工厂和家庭和楼宇自动化，在城市和交通基础设施控制中也有广泛的应用。

自动化中的执行器(actuator)使控制系统执行从智能传感器接收到信息和数据的电气和机电动作。通常执行器可以看作是具有特定特性和参数（电阻、电容、电感）的阻抗电气负载。

因此，工业数位输出模块需要与现场安装的任何执行器搭配运作，无论其具体电气参数如何!

为应对这一技术挑战并为设计工程师提供更大的灵活性，ST 开发了新一代智能电源开关 (IPS)，实现了称为智能负载管理的独特主动式电流限制控制功能。

IPS1025HF快速启动高边功率开关，目标应用是有极短上电延迟时间需求的安全系统。考量到Vcc电源通断情况，为了确保安全保护系统能够达到指定之安全完整性等级(SIL)，IPS1025HF的通断回应时间仍低于60µs。此款元件支援8.65V至60V宽压电源，输入脚位最大耐压高达65V，能够承受工业应用的严峻运作状况。目标应用包括可程式设计逻辑控制器(Programmable Logic Controller；PLC)、自动贩卖机、工厂自动化 I／O 周边设备和电脑数值控制(Computer Numerical Control；CNC)。

IPS1025HF与意法半导体智慧功率开关系列中的单通道和双通道产品相似，有两个可程式设计限流设定，能让使用者在功率开关启动时设定一个高限流值，进而提升负载驱动的弹性，例如，灯泡、马达和电容负载等需要高初始峰值电流的应用。输出级是一个在环境温度下，导通电阻Rds(on)典型值12.5mOhm的N通道功率MOSFET，确保开关高效能、低热耗散。MOSFET内部将最小输出电流限定在2.5A，最高单脉冲溃雪能量14J，可提升处理感性负载的可靠度。新产品还在内部整合具快速退磁功能的主动钳位电路。

该开关的安全功能包括欠压、过压、超载、短路、接地断开保护和Vcc断开保护。芯片上的诊断引脚包含独立的输出超载和结过热讯号，并增加一个热感测器监测封装温度。这些开关皆符合IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5的ESD、快速瞬变和浪涌抗扰度规范。为了方便开发者快速评估开关功能，X-NUCLEO-OUT15A1方案板整合IPS1025HF及相关电路，可以直接搭配STM32 Nucleo开发板使用。包括STSW-OUT15F4韧体包和STSW-IFAPGUI工业自动化系统设计图形化使用者界面软体，可以协助使用者在电脑桌面上打造完整的工业自动化环境。IPS1025HF现已量产，其采用PowerSSO-24和QFN48L两种封装。

另外一款是STEVAL-IFP040V1工业数字输出方案, 它提供了一个强大而灵活的IPS1025HF 单高侧智能功率固态继电器，用于连接到 2.5 A 工业负载的数字输出模块中的。STEVAL-IFP040V1 可以透过通用输输入引脚和 Arduino® UNO R3 连接器驱动的 5 kV 光耦合器与 STM32 Nucleo 上的微控制器连接。方案板可以连接到 NUCLEO-F401RE 或 NUCLEO-G431RB 开发板。

原厂产品相关网页

ips1025 - Products - Search STMicrocontrollers
https://www.st.com/content/st_co ... 5-t=products-page=1

https://www.st.com/en/ecosystems/x-nucleo-out15a1.html

https://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-ifp040v1.html

https://www.st.com/en/ecosystems/x-nucleo-out15a1.html#tools-software

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

• 可选择的输出电流

• 广泛的保护

• 可调浪涌电流时间

• 开机时短（≤ 60 μs）传播延迟 (IPS1025HF/HFQ)

• 感性负载的超快速消磁

• 高关断能量

• 防电磁兼容

►方案规格

• 8 V 至 60 V 工作电源电压范围

• 工作输出电流：2.4 A (IPS1025H/HQ) 或 5.6 A (IPS1025H-32/HQ-32)

• 容性负载智能驱动

• 感性负载快速消磁

• 欠压锁定

• VCC 过压保护

• 输出过载和过热保护

• 外壳过温保护

• 接地断线保护

• 过载事件诊断引脚

• 过热事件诊断引脚

• 设计符合 IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5

• 封装：PowerSSO-24 和 QFN48L 8x6x0.9 毫米