X-NUCLEO-DO41A1
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Industrial digital output expansion board based on IPS4140HQ-1 for STM32 Nucleo

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Product overview

概要

The X-NUCLEO-DO41A1 industrial digital output expansion board for STM32 Nucleo provides a powerful and flexible environment for the evaluation of the driving and diagnostic capabilities of the IPS4140HQ-1 quad high-side smart power solid state relay, in a digital output module connected to ≤ 1 A industrial loads.

The X-NUCLEO-DO41A1 expansion board offers two different application sides (logic side and process side) electrically separated by the 2.8 kVRMS galvanic isolation featured by the digital isolators STISO621.

The logic side is the application side where the MCU operates and it is supplied by the VISO_L rail (3.3 V or 5.0 V, according to setting of SW1). The on-board Arduino® UNO R3 connectors enable the connection to either a NUCLEO-F401RE or a NUCLEO-G431RB development board.

When the X-NUCLEO-DO41A1 is stacked on a NUCLEO-F401RE, or on a NUCLEO-G431RB, the VISO_L is supplied by the Nucleo board if connected to a PC/Laptop by USB cable. If the X-NUCLEO-DO41A1 is used standalone, then VISO_L can be supplied by the CN6[4] (SW1 = close 1-2) or CN6[5] (SW1 = close 2-3). By default, the signals on CN5[1, 2] and CN9[7, 8] can be driven high/low to activate/inactivate the loads on the process side connected to CN2[1, 2] and CN3[1, 2]. The thermal diagnostic signals of the four output switches embedded in the IPS4140HQ-1 are reported on CN5[9, 10] and CN8[5, 6]. The switches SW2, SW3, SW4, SW5 offer to the user some flexibility for the remapping of the driving signals IN1, IN2, IN3 and STATUS1 on CN5, CN8 and CN9 (see the schematic for further details).

The process side is the application side on the industrial field (24 V operating rail). On the process side there are two supply rails: the VCC rail (typically connected to the 24 V rail) and the VISO_P (3.3 V) generated by the on board LDO40LPU33 (U8).

The VCC rail is protected both from reverse polarity on CN1 (by the STPS1H100A, provided that J1 remains open) and against surge pulse (by SMC30J30CA (U2), provided that J2 is set closed). The VCC rail supply both the IPS4140HQ-1 and the LDO40LPU33.

The VISO_P rail supplies both the digital isolators and the red diagnostic LEDs D7, D8, D9, D10 reporting the per-over-temperature fault of output channels OUT1, OUT2, OUT3, OUT4, respectively.

Up to four industrial loads can be connected between the CN2[1, 2] and CN3[1, 2] connectors and the process side ground (CN1[2]). The four green LEDs D1, D2 D3, D4 can be used to monitor the status on/off of the respective output switches OUT1, OUT2, OUT3, OUT4. The above four green LEDs can be disabled by opening the J4 positions 1-2, 3-4, 5-6, 7-8.

It is also possible to evaluate a system composed of a X-NUCLEO-DO41A1 stacked on other expansion boards.

  • All features

    • Based on the IPS4140HQ-1 quad high-side switch, which features:
      • Operating voltage range 10.5 to 36 V
      • Operating current range ≤ 1 A per channel
      • 3.3 V and 5 V compatible I/O
      • Low-power dissipation (Standby current = 250 μA, RON(TYP) = 80 mΩ)
      • Can drive resistive, capacitive and inductive loads (with fast demagnetization)
      • Undervoltage shutdown with hysteresis
      • Per-channel open-drain thermal fault diagnostic pins
      • Per-channel overload, short circuit, and thermal junction protections
      • Thermal case protection
      • Not simultaneous channel reactivation at thermal case reset
      • Loss of GND protection
      • Designed to meet IEC61131-2, IEC 61000-4-2 (up to ±25 kV), IEC61000-4-4, and IEC61000-4-5
      • QFN48L 8x6 mm package
    • Process side operating range: 11 V or 36 V
    • Process side reverse polarity protection (J1 open) by STPS1H100A
    • Supply rail surge pulse protection (J2 closed) by SMC30J30CA
    • On board high efficiency 24 V to 3.3 V LDO (LDO40LPU33)
    • Green LEDs for outputs on/off status (J4 close 1-2, 3-4, 5-6, 7-8)
    • Red LEDs for thermal faults (D7, D8, D9, D10) visualization
    • Galvanic isolation between logic and process sides by STISO621 digital isolators
    • Logic side operating voltage 3.3 V (SW1 close 1-2) or 5 V (SW1 close 2-3)
    • Logic side equipped with Arduino® UNO R3 connectors
    • Digital signals driving output channels (default = CN5[1,2], CN9[7,8])
    • Digital signals for thermal diagnostic (default = CN5[9,10] and CN8[5, 6])
    • Easy digital signals reconfigurability by SW2, SW3, SW4, SW5
    • Compatible with STM32 Nucleo development boards
    • RoHS and China RoHS compliant
    • CE certified

eDesignSuite

eDesignSuiteは、幅広いST製品を用いたシステム開発プロセスの効率化を支援する、使いやすい設計支援ユーティリティの包括的なセットです。

パワー・マネージメント設計センター

Thermal-electrical Simulators for Components Test

シグナル・コンディショニング設計ツール

NFC / RFIDカリキュレータ

Choose design tool:

パワー・マネージメント設計センター

Power Supply Design Tool Test

SMPS設計(トポロジ別、タイプ別、製品別)
PFC design with analog and digitial control
さまざまなPCB構成をサポート
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Solar Battery Charger

パワー・マネージメント設計センター

LED照明設計ツール

一般的なトポロジのAC-DCおよびDC-DC設計に対応
注釈付きのインタラクティブな回路図を表示
電流 / 電圧グラフ、ボード線図、効率曲線、電力損失データを提供
Choose type:
DC/DC
AC/DC

パワー・マネージメント設計センター

デジタル電源ワークベンチ

電源部と制御ループの設計を段階的に最適化
カスタム・アプリケーション用のSTM32Cube組み込みソフトウェア・パッケージを生成し、複数のSTM32 IDEと互換性のあるファームウェア・プロジェクトの生成が可能

パワー・マネージメント設計センター

パワー・ツリー・デザイナ

電源ツリー内の各ノードの入力 / 出力電力を指定
矛盾がないことを確認
個々のノードを設計
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Thermal-electrical Simulators for Components Test

STPOWER Studio

長期ミッション・プロファイルをサポート
電力損失グラフと温度グラフを表示
ヒートシンクの熱特性の定義をサポート

Thermal-electrical Simulators for Components Test

PCB Thermal Simulator

Thermal analysis of a PCB from Gerber files.
Possibility to add heat sources, heat sinks, copper areas and thermal paths.
Powerful server-side engine for rendering and simulation.
Thermal results shown graphically via 2D table.

Thermal-electrical Simulators for Components Test

AC Switches Simulator test

定格とアプリケーション波形を選択
ジャンクション温度グラフとブロッキング電圧グラフを取得
最適なデバイスを検索およびソート
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Thermal-electrical Simulators for Components Test

Rectifier Diodes Simulator test

定格とアプリケーション波形を選択
電力損失の推定
最適なデバイスを検索およびソート
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Thermal-electrical Simulators for Components Test

TwisterSim

最適なViPOWER車載用パワー・デバイスの選択をサポート
負荷適合性、ワイヤ・ハーネスの最適化、故障状態解析、診断解析をサポート
さまざまなPCB構成をサポート

Thermal-electrical Simulators for Components Test

TVSシミュレータ

システム定格とサージ波形を指定
最適なデバイスを検索およびソート

Thermal-electrical Simulators for Components Test

Estimate

単純な回路図構築とファームウェア入力が数分で完了
バッテリ寿命、システム消費電力、部品(BOM)コストの信頼性の高い推定値を素早く生成
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シグナル・コンディショニング設計ツール

アクティブ・フィルタ

多段設計と一般的なトポロジに対応
回路定数値を出力
ゲイン・グラフ、位相グラフ、群遅延グラフを表示
ロー・パス、ハイ・パス、バンド・パスフィルタに対応

シグナル・コンディショニング設計ツール

コンパレータ(ウィンドウ・コンパレータ機能搭載)

一般的な回路構成に対応
回路定数値を出力
I/O信号波形を提供
反転、非反転、ウィンドウコンパレータに対応

シグナル・コンディショニング設計ツール

ローサイド電流センス・アンプ

回路定数値を出力
電流誤差グラフを表示

シグナル・コンディショニング設計ツール

ハイサイド電流センス・アンプ

電流誤差グラフを表示
最適なハイサイド電流センス・アンプとシャント・デバイスの選択をサポート
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NFC / RFIDカリキュレータ

NFCインダクタンス

形状と基板特性を入力
アンテナ・インピーダンスを取得

NFC / RFIDカリキュレータ

UHFリンク・バジェット

フォワードおよびリバース・リンクの特性を入力
リンク・バジェットの推定値を出力

NFC / RFIDカリキュレータ

NFCチューニング回路

アンテナ・パラメータと整合目標を入力
整合回路のトポロジを選択
設計目標の達成に必要な成分値を出力

Quality and Reliability

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X-NUCLEO-DO41A1
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X-NUCLEO-DO41A1

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Industrial

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