ST ACST2 User Manual

ACST2

Overvoltage protected AC switch

Features

Triac with overvoltage crowbar technology

High noise immunity: static dV/dt > 500 V/µs

ACST210-8FP, in the TO-220FPAB package, provides insulation voltage rated at 1500 V rms

Benefits

Enables equipment to meet IEC 61000-4-5

High off-state reliability with planar technology

Needs no external overvoltage protection

Reduces component count

Interfaces directly with the micro-controller

High immunity against fast transients described in IEC 61000-4-4 standards

Applications

AC on/off static switching in appliances and industrial control systems

Driving low power highly inductive loads like solenoid, pump, fan, and micro-motor

Description

The ACST2 series belongs to the ACS™/ACST power switch family built with A.S.D.® (application specific discrete) technology. This high performance device is suited to home appliances or industrial systems and drives loads up to 2 A.

This ACST2 switch embeds a Triac structure with a high voltage clamping device to absorb the inductive turn-off energy and withstand line transients such as those described in the

IEC 61000-4-5 standards. The component needs a low gate current to be activated (IGT < 10 mA) and still shows a high electrical noise immunity complying with IEC standards such as

IEC 61000-4-4 (fast transient burst test).

OUT

G

COM

G

OUT

COM

TO-220FPAB DPAK

ACST210-8FP ACST210-8B

Figure 1. Functional diagram

OUT

G

COM

Table 1.

Device summary

 

Symbol

 

Value

Unit

 

 

 

 

IT(RMS)

 

2

A

VDRM/VRRM

800

V

IGT

 

10

mA

TM: ACS is a trademark of STMicroelectronics ®: A.S.D. is a registered trademark of STMicroelectronics

July 2010

Doc ID 13304 Rev 3

1/13

www.st.com

Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ACST2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 2.

 

Absolute maximum ratings (limiting values)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

 

 

 

 

Parameter

 

 

 

 

 

 

Value

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IT(RMS)

 

On-state rms current (full sine wave)

 

TO-220FPAB

Tc = 105 °C

 

2

 

A

 

 

DPAK

Tc = 110 °C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ITSM

 

Non repetitive surge peak on-state current

 

F = 60 Hz

t = 16.7 ms

 

8.4

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(full cycle sine wave, TJ initial = 25 °C)

 

F = 50 Hz

t = 20 ms

 

8.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I²t

 

I²t Value for fusing

 

 

tp = 10 ms

 

 

 

 

0.5

 

A²s

dI/dt

 

Critical rate of rise of on-state current

 

F = 120 Hz

Tj = 125 °C

 

50

 

A/µs

 

IG = 2 x IGT, tr = 100 ns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VPP (1)

 

Non repetitive line peak mains voltage (1)

 

 

Tj = 25 °C

 

2

 

kV

PG(AV)

 

Average gate power dissipation

 

 

Tj = 125 °C

 

0.1

 

W

PGM

 

Peak gate power dissipation (tp = 20 µs)

 

 

Tj = 125 °C

 

10

 

W

IGM

 

Peak gate current (tp = 20 µs)

 

 

Tj = 125 °C

 

1.6

 

A

Tstg

 

Storage junction temperature range

 

 

 

 

 

 

-40 to +150

 

°C

Tj

 

Operating junction temperature range

 

 

 

 

 

 

-40 to +125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tl

 

Maximum lead soldering temperature during 10 s (at 3 mm from plastic case)

 

260

 

°C

VINS(RMS)

 

Insulation rms voltage

 

 

T0-220FPAB

 

1500

 

V

1. According to test described in IEC 61000-4-5 standard and Figure 18

 

 

 

 

 

 

 

Table 3.

 

Electrical characteristics (Tj = 25 °C, unless otherwise specified)

 

 

 

Symbol

 

 

 

Test conditions

 

Quadrant

 

 

 

Value

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

VOUT = 12 V, RL = 33 Ω

 

I - II - III

 

MAX

 

 

10

 

mA

IGT

 

 

 

 

 

VGT

 

VOUT = 12 V, RL = 33 Ω

 

I - II - III

 

MAX

 

 

1.1

 

V

VGD

 

VOUT = VDRM, RL = 3.3 kΩ,Tj = 125 °C

 

I - II - III

 

MIN

 

 

0.2

 

V

I

(2)

 

 

I

= 100 mA

 

 

 

 

 

MAX

 

10

 

mA

 

H

 

OUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IL

 

IG = 1.2 x IGT

 

 

 

 

I - III

 

MAX

 

 

25

 

mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

 

MAX

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dV/dt (2)

 

V

 

= 67% V

DRM

gate open, T = 125 °C

 

MIN

 

500

 

V/µs

 

 

 

 

OUT

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(dI/dt)c (2)

 

(dV/dt)c = 15 V/µs, T = 125 °C

 

 

 

MIN

 

 

0.5

 

A/ms

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VCL

 

ICL = 0.1 mA, tp = 1 ms, Tj = 25 °C

 

 

 

MIN

 

 

850

 

V

1.Minimum IGT is guaranteed at 5% of IGT max

2.For both polarities of OUT pin referenced to COM pin

2/13

Doc ID 13304 Rev 3

ACST2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 4.

Static electrical characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Test conditions

 

 

 

Value

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

ITM = 2.8 A, tp = 500 µs

 

 

Tj = 25 °C

 

MAX

 

2

 

V

VTM

 

 

 

 

 

VTO(1)

Threshold voltage

 

 

Tj = 125 °C

 

MAX

 

0.9

 

V

RD(1)

Dynamic resistance

 

 

Tj = 125 °C

 

MAX

 

250

 

IDRM

VOUT = VDRM / VRRM

 

 

Tj = 25 °C

 

MAX

 

10

 

µA

IRRM

 

 

T = 125 °C

 

 

0.5

 

mA

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

1. For both polarities of OUT pin referenced to COM pin

 

 

 

 

 

 

 

Table 5.

Thermal resistances

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Parameter

 

 

 

 

Value

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rth(j-c)

 

Junction to case (AC)

 

 

 

 

DPAK

 

4.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TO-220FPAB

 

7

 

°C/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rth(j-a)

 

Junction to ambient

 

 

 

 

TO-220FPAB

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SCU (1)= 0.5 cm²

 

DPAK

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. SCU = copper surface under tab

Figure 2. Maximum power dissipation versus Figure 3. on-state rms current (full cycle)

On-state rms current versus case temperature

P(W)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

(A)

 

 

 

 

2.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T(RMS)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4

 

 

 

 

 

 

α=180 °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2

 

 

 

 

DPAK

2.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8

 

 

 

TO-220FPAB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180°

 

0.4

α=180 °

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IT(RMS)(A)

 

 

 

 

 

 

 

TC(°C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

25

50

75

100

125

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

 

 

 

 

 

 

Doc ID 13304 Rev 3

3/13

ST ACST2 User Manual

Characteristics

ACST2

 

 

Figure 4. On-state rms current versus

Figure 5. Relative variation of thermal

ambient temperature

impedance versus pulse duration

 

TO-220FPAB

I

(A)

 

 

 

 

K=[Z

/R

th

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

th

 

 

 

 

 

 

 

 

T(RMS)

 

 

 

 

 

1.00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

α=180 °

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Printed circuit board FR4

 

 

 

 

Zth(j-c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Natural convection

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

 

 

 

SCU=0.5 cm²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

0.10

 

 

 

 

Zth(j-a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

Tamb(°C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TO-220FPAB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tP(s)

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

25

50

75

100

125

1.0E-04

1.0E-03

1.0E-02

1.0E-01

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

 

 

 

 

 

 

Figure 6. Relative variation of thermal

Figure 7. Relative variation of gate trigger,

impedance versus pulse duration

holding and latching current versus

DPAK

junction temperature

K=[Z

th

/R

th

]

 

 

 

 

 

 

I

 

, I

, I

L

[T

] / I

,

I

, I

[T

=25 °C]

 

 

 

 

 

 

1.0E+00

 

 

 

 

 

 

 

 

GT

 

H

J

GT

 

 

H

L

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zth(j-c)

 

 

 

 

 

2.4

 

 

 

IGT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Typical values

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

IL & IH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0E-01

 

 

 

 

 

Zth(j-a)

 

 

 

 

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DPAK

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tP(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tj(°C)

 

 

 

 

1.0E-02

 

 

 

 

 

 

 

 

0.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0E-04

1.0E-03

1.0E-02

1.0E-01

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

-40 -30 -20 -10

0

 

 

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 130

Figure 8. Relative variation of static dV/dt

Figure 9. Relative variation of critical rate of

versus junction temperature

decrease of main current versus

 

reapplied dV/dt (typical values)

dV/dt [T

] / dV/dt [T

=125 °C]

 

 

 

(dI/dt)

c

[ (dV/dt)

c

] / Specified (dI/dt)

c

 

 

j

j

 

 

 

 

2.0

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VOUT=540 V

1.8

 

 

 

 

 

 

VOUT=300 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tj(°C)

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0.0

 

 

 

(dV/dt)c(V/µs)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

50

75

100

125

0.1

 

 

 

1.0

 

10.0

100.0

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Doc ID 13304 Rev 3

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