STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT13A1擴展板是一款專為STM32 Nucleo設計的工業數字輸出擴展板。該板提供強大而靈活的環境實現ISO808-1八通道高側智能功率固態繼電器的驅動和診斷能力。該繼電器提供嵌入式電流隔離，集成到連接1.0A工業負載的數字輸出模塊。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-OUT13A1擴展板數據手冊.pdf

特性

• • 電壓工作范圍：9.2V至36V
  • 低功耗 (RON(MAX) = 260m?)
  • 每通道處理側工作電流高達1A
  • 嵌入式2kVRMS 電流隔離
  • 直接（抖動<20us）和同步（抖動<6us）控制模式
  • 用于感性負載的快速衰減功能
  • 欠壓鎖定
  • 過載和過熱保護
  • 缺地保護
  • PowerSO36封裝
• 應用板處理側工作范圍為10V（J10打開）至33V（J9關閉）
• 處理側擴展工作范圍為9.2V（J10關閉）至36V（J9打開）
• 應用板邏輯側工作電壓為3.3V至5V
• 用于輸出開/關狀態的綠色LED（J6和J7關閉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關閉1-2）
• 用于公共輸出使能狀態信號指示的黃色 LED（J3關閉5-6）
• 直接控制模式（J1、J2關閉）
• 同步控制模式（J1、J2打開）
• 處理側和邏輯側電源軌反極性保護

概述

基于STM32的工業數字輸出擴展板技術解析與應用指南?

一、核心模塊架構

X-NUCLEO-OUT13A1是一款專為STM32 Nucleo設計的工業級數字輸出擴展板，其核心采用ISO808-1八路高邊智能功率固態繼電器。該方案通過以下關鍵技術實現工業級可靠性：

• ?隔離保護?：集成2k VRMS增強型隔離屏障，有效隔離微控制器與工業現場負載
• ?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?：內置過載/過溫/失地保護機制，實時故障監測

二、硬件設計亮點

1. 雙工作模式配置

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

2. 可視化狀態指示系統

• 8路綠色LED對應輸出通道狀態（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（J3閉合5-6引腳）

3. 保護電路設計

• 邏輯側/過程側電源反接保護
• 瞬態電壓抑制二極管(SMBJ5.0A)防護浪涌
• 快速衰減電路應對感性負載沖擊

三、典型應用場景

1. PLC模塊開發

該擴展板特別適合構建可編程邏輯控制器的輸出模塊，其260mΩ的超低導通電阻可顯著降低系統功耗。實際部署時需注意：

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

2. 工業負載驅動

支持直接驅動繼電器、電磁閥、小型電機等工業設備。針對不同負載類型建議：

• 阻性負載：可直接滿負荷運行
• 感性負載：需啟用快速衰減功能，建議預留20%電流余量

四、軟件生態集成

配合ST官方提供的X-CUBE-IPS軟件擴展包，可快速實現：

• 通道獨立控制與狀態監控
• 故障診斷與自動保護機制
• 多板卡堆疊通信管理

五、實戰配置指南

硬件連接規范

1. 將擴展板通過Arduino UNO R3連接器與NUCLEO-F401RE/G431RB主板對接
2. 過程側電源接入CN1-CN4端子排，注意極性標識
3. 負載設備連接至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
• 電壓范圍設定：J9/J10調整過程側工作電壓
• 診斷功能啟用：J3配置故障指示功能

六、設計驗證要點

經過實際測試驗證，該方案在以下關鍵指標表現優異：

• 通道隔離耐壓：>2kV RMS
• 滿負荷溫升：<40℃（環境溫度25℃）
• EMC性能：通過IEC 61000-4標準測試