基於ST 意法半導體IPS1025HF, STM32 Nucleo的智能負載管理解決方案

工業數位輸出入IC 用於我們日常生活中的電子控制系統,通常在智能工廠和家庭和樓宇自動化,在城市和交通基礎設施控制中也有廣泛的應用。

自動化中的執行器(actuator)使控制系統執行從智能傳感器接收到信息和數據的電氣和機電動作。 通常執行器可以看作是具有特定特性和參數(電阻、電容、電感)的阻抗電氣負載。
因此,工業數位輸出模塊需要與現場安裝的任何執行器搭配運作,無論其具體電氣參數如何!
為應對這一技術挑戰並為設計工程師提供更大的靈活性,ST 開發了新一代智能電源開關 (IPS),實現了稱為智能負載管理的獨特主動式電流限制控制功能。

IPS1025HF快速啟動高邊功率開關,目標應用是有極短上電延遲時間需求的安全系統。考量到Vcc電源通斷情況,為了確保安全保護系統能夠達到指定之安全完整性等級(SIL),IPS1025HF的通斷回應時間仍低於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65V,能夠承受工業應用的嚴峻運作狀況。目標應用包括可程式設計邏輯控制器(Programmable Logic Controller;PLC)、自動販賣機、工廠自動化 I/O 週邊設備和電腦數值控制(Computer Numerical Control;CNC)。

IPS1025HF與意法半導體智慧功率開關系列中的單通道和雙通道產品相似,有兩個可程式設計限流設定,能讓使用者在功率開關啟動時設定一個高限流值,進而提升負載驅動的彈性,例如,燈泡、馬達和電容負載等需要高初始峰值電流的應用。輸出級是一個在環境溫度下,導通電阻Rds(on)典型值12.5mOhm的N通道功率MOSFET,確保開關高效能、低熱耗散。MOSFET內部將最小輸出電流限定在2.5A,最高單脈衝潰雪能量14J,可提升處理感性負載的可靠度。新產品還在內部整合具快速退磁功能的主動鉗位電路。

該開關的安全功能包括欠壓、過壓、超載、短路、接地斷開保護和Vcc斷開保護。晶片上的診斷引腳包含獨立的輸出超載和結過熱訊號,並增加一個熱感測器監測封裝溫度。這些開關皆符合IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5的ESD、快速瞬變和浪湧抗擾度規範。為了方便開發者快速評估開關功能,X-NUCLEO-OUT15A1方案板整合IPS1025HF及相關電路,可以直接搭配STM32 Nucleo開發板使用。包括STSW-OUT15F4韌體包和STSW-IFAPGUI工業自動化系統設計圖形化使用者介面軟體,可以協助使用者在電腦桌面上打造完整的工業自動化環境。IPS1025HF現已量產,其採用PowerSSO-24和QFN48L兩種封裝。

另外一款是STEVAL-IFP040V1工業數字輸出方案, 它提供了一個強大而靈活的IPS1025HF 單高側智能功率固態繼電器,用於連接到 2.5 A 工業負載的數字輸出模塊中的。 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 開發板。

 

原廠產品相關網頁 

ips1025 - Products - Search STMicrocontrollers

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

►場景應用圖

ST

►展示板照片

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►方案方塊圖

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►IPS1025 系列

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►核心技術優勢

• 可選擇的輸出電流 • 廣泛的保護 • 可調浪湧電流時間 • 開機時短(≤ 60 μs)傳播延遲 (IPS1025HF/HFQ) • 感性負載的超快速消磁 • 高關斷能量 • 防電磁兼容

►方案規格

• 8 V 至 60 V 工作電源電壓範圍 • 工作輸出電流:2.4 A (IPS1025H/HQ) 或 5.6 A (IPS1025H-32/HQ-32) • 容性負載智能驅動 • 感性負載快速消磁 • 欠壓鎖定 • VCC 過壓保護 • 輸出過載和過熱保護 • 外殼過溫保護 • 接地斷線保護 • 過載事件診斷引腳 • 過熱事件診斷引腳 • 設計符合 IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5 • 封裝:PowerSSO-24 和 QFN48L 8x6x0.9 毫米

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