ST L9347 User Manual

L9347

Intelligent quad (2x5A/2x2.5A) low-side switch

Features

Quad low-side switch

2 x 5A designed as conventional switch

2 x 2.5A designed as switched currentregulator

Low ON resistance 2 x 0.2Ω, 2 x 0.35Ω (typ.)

Power SO-36 package with integrated cooling area

Integrated free wheeling and clamping Z diodes

Output slope control

Short circuit protection

Selective overtemperature shutdown

Open load detection

Ground and supply loss detection

External clock control

Recirculation control

Regulator drift detection

Regulator error control

Regulator resolution 5mA

Status monitoring

Status push-pull stages

Electrostatic discharge (ESD) protection

PowerSO-36

Bare Die

Description

The L9347 is an integrated quad low-side power switch to drive inductive loads like valves used in ABS systems. Two of the four channels are current regulators with current range from 250mA to 2.25A and an accuracy of 10%.

All channels are protected against fail functions. They are monitored by a status output.

Table 1.

Device summary

 

 

 

Part number

Package

Packing

 

 

 

 

 

L9347LF

PowerSO-36

Tray

 

 

 

 

 

L9347LF-TR

PowerSO-36

Tape and reel

 

 

 

 

 

L9347DIE1

Bare die

Bare die

 

 

 

 

May 2007

Rev 2

1/29

www.st.com

Contents

L9347

 

 

Contents

1

Block diagram and pin connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 5

2

Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

3

Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

 

3.1

Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

 

3.2

Input circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

 

3.3

Output stages (not regulated) Channel 1 and 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

 

3.4

Current regulator stages Channel 3 and 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

 

3.5

Protective circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

3.6

Error detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

3.7

Drift detection (regulated channels only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

 

3.8

Other test modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

 

3.9

Diagnostic table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

4

Timing diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

 

4.1

Non regulated channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

 

4.2

Regulated channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

5

Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

6

Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

2/29

L9347

List of tables

 

 

List of tables

Table 1. Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Table 2. Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Table 3. Electrical characteristcs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Table 4. Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Table 5. Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 6. Operating range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 7. Detected errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Table 8. Special test mode functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Table 9. Diagnostic table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Table 10. Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3/29

List of figures

L9347

 

 

List of figures

Figure 1. Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Figure 2. Pin connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Figure 3. Input PWM to output current range. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 4. Current accuracy according to the input and clock frequency ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 5. Output slope, resistive load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figure 6. Overload switch OFF delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figure 7. Normal condition, resistive load, pulsed input signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Figure 8. Current overload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Figure 9. Under current condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Figure 10. Open load condition in the case of pulsed input signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Figure 11. Pulsed open load conditions (regulated and non-regulated channels) . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figure 12. Normal condition, inductive load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figure 13. Current overload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 14. Recirculation error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 15. Current regulation error (e.g. as a result of voltage reduction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figure 16. Over temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figure 17. Test mode 4 (VEN low). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Figure 18. PowerSO-36 mechanical data and package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4/29

ST L9347 User Manual

L9347

Block diagram and pin connections

 

 

1 Block diagram and pin connections

Figure 1. Block diagram

VS

VCC

VDD

 

 

Internal Supply

 

EN

 

 

 

Overtemperature

Overtemperature

 

Channel 4

 

Channel 1

 

CLK

 

 

 

 

 

Open Load

 

IN1

 

Overload

 

 

LOGIC

 

Q1

 

 

 

ST1

 

 

IPD

 

 

GND-det.

 

 

Open Load

 

 

 

 

D4

IN4

LOGIC

Overload

Q4

 

&

 

 

 

 

 

DA

 

 

ST4

 

GND-det.

IPD

 

 

Overtemperature

Overtemperature

 

Channel 3

 

Channel 2

 

 

 

Open Load

 

IN2

 

Overload

 

 

LOGIC

 

Q2

 

 

 

ST2

 

 

IPD

 

 

GND-det.

 

 

Open Load

 

 

 

 

D3

IN3

LOGIC

Overload

 

 

 

Q3

 

&

 

 

DA

 

 

ST3

 

 

IPD

 

 

GND-det.

drift-det.

 

 

 

TEST

 

 

 

99AT0059

 

 

GND

 

 

 

5/29

Block diagram and pin connections

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L9347

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2.

Pin connections

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GND

 

1

 

 

 

 

 

 

36

 

 

CLK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PGND3

 

2

 

 

 

 

 

 

35

 

 

ST3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PGND3

 

3

 

 

 

 

 

 

34

 

 

IN1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q3

 

4

 

 

 

 

 

 

33

 

 

IN3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q3

 

5

 

 

 

 

 

 

32

 

 

ST1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D3

 

6

 

 

 

 

 

 

31

 

 

PGND1

 

 

 

 

 

D3

 

7

 

 

 

 

 

 

30

 

 

PGND1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1

 

8

 

 

 

 

 

 

29

 

 

VS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1

 

9

 

 

 

 

 

 

28

 

 

PGND2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q2

 

10

 

 

 

 

 

27

 

 

PGND2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q2

 

11

 

 

 

 

 

26

 

 

TEST

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D4

 

12

 

 

 

 

 

25

 

 

EN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D4

 

13

 

 

 

 

 

24

 

 

ST2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q4

 

14

 

 

 

 

 

23

 

 

IN4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q4

 

15

 

 

 

 

 

22

 

 

IN2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PGND4

 

16

 

 

 

 

 

21

 

 

ST4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PGND4

 

17

 

 

 

 

 

20

 

 

VDD

 

 

 

99AT0060

 

N.C.

 

18

 

 

 

 

 

19

 

 

VCC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 2.

Pin description

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pin

 

 

 

 

 

 

 

 

Function

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

GND

 

Logic Ground

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2, 3

 

PGND 3

 

Power Ground Channel 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4, 5

 

Q 3

 

Power Output Channel 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6, 7

 

D 3

 

Free-Wheeling Diode Channel 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8, 9

 

Q 1

 

Power Output Channel 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10, 11

 

Q 2

 

Power Output Channel 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12, 13

 

D 4

 

Free-Wheeling Diode Channel 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14, 15

 

Q 4

 

Power Output Channel 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16, 17

 

PGND 4

 

Power Ground Channel 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

NC

 

Not Connected

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

VCC

 

5V Supply

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

VDD

 

5V Supply

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

ST 4

 

Status Output Channel 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

IN 2

 

Control Input Channel 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

IN 4

 

Control Input Channel 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

ST 2

 

Status Output Channel 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

EN

 

Enable Input for all four Channels

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

TEST

 

Enable Input for Drift detection

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27, 28

 

PGND 2

 

Power Ground Channel 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

 

VS

 

Supply Voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6/29

L9347

 

 

Block diagram and pin connections

 

 

 

 

 

 

Table 2.

Pin description (continued)

 

 

 

 

 

 

 

Pin

Function

 

 

 

 

 

 

30, 31

 

PGND 1

Power Ground Channel 1

 

 

 

 

 

 

32

 

ST 1

Status Output Channel 1

 

 

 

 

 

 

33

 

IN 3

Control Input Channel 3

 

 

 

 

 

 

34

 

IN 1

Control Input Channel 1

 

 

 

 

 

 

35

 

ST 3

Status Output Channel 3

 

 

 

 

 

 

36

 

CLK

Clock Input

 

 

 

 

 

7/29

Electrical specifications

 

 

 

 

 

L9347

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Electrical specifications

 

 

 

 

Table 3.

Electrical characteristcs:

 

 

 

 

 

 

 

(Vs = 4.8 to 18V; Tj = -40 to 150°C unless otherwise specified)

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condition

 

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

Power supply

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISON

Supply current

VS 18V

 

 

 

5

mA

(outputs ON)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ISOFF

Quiescent current

VS 18V

 

 

 

5

mA

(outputs OFF)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Icc

Supply current VCC (analog supply)

VCC =5V

 

 

 

5

mA

Idd

Supply current VDD (digital supply)

VDD =5V fCLK=0Hz

 

 

 

5

uA

Idd

Supply current VDD (digital supply)

VDD =5V fCLK=250kHz

 

 

 

5

mA

General diagnostic functions

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VQU

Open load voltage

VS 6.5V

 

0.3

0.33

0.36

x VQ

(outputs OFF)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VthGND

Signal-GND-loss threshold

VCC= 5V

 

0.1

 

1

V

VthPGL

Power-GND-loss threshold

VCC= 5V

 

1.5

2.5

3.5

V

fCLK,min

Clock frequency error

 

 

10

 

100

kHz

DCCLKe_low

Clock duty cycle error detection low

fCLK= 250 kHz

 

 

33,3

45

%

DCCLKe_high

Clock duty cycle error detection high

fCLK= 250 kHz

 

55

66,6

 

%

VSloss

Supply detection

VCC = VDD = 5V

 

2

 

4.5

V

Additional diagnostic functions channel 1 and channel 2 (non regulated channels)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IQU1,2

Open-load current channel 1, 2

VS 6.5V

 

50

 

140

mA

IQO1,2

Over-load current channel 1, 2

VS 6.5V

 

5

7.5

9

A

Additional diagnostic functions channel 3 and channel 4 (regulated channels)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DCOUT

Output duty cycle range

filtered with 10ms

 

10

 

90

%

IQO3,4

Overload current

VS 6.5V

 

2.5

5

8

A

channel 3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vrerr

Recirculation error shutdown

Iout > 50mA

 

45

50

60

V

threshold (open D3/D4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PWMdOUT

Output PWM ratio during drift

VIN3 = VIN4 = PWMIN

 

-14.3

 

+14.3

%

comparison

VTEST = H

 

 

 

 

 

 

 

 

Digital inputs (IN1 to IN4, ENA, CLK, TEST). The valid PWM-Ratio for IN3/IN4 is 10% to 90%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIL

Input low voltage

 

 

-0.3

 

1

V

VIH

Input high voltage

 

 

2

 

6

V

VIHy

Input voltage hysteresis (1)

 

 

20

 

500

mV

8/29

L9347

 

 

 

 

 

 

Electrical specifications

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 3.

Electrical characteristcs: (continued)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Vs = 4.8 to 18V; Tj = -40 to 150°C unless otherwise specified)

 

 

 

 

Symbol

Parameter

 

 

 

 

Test condition

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

Input pull down current

VIN = 5V, VS 6.5V

8

20

40

μA

Digital outputs (ST1 to ST4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

STL

Status output voltage in low state (2)

I

 

 

40μA

0

 

0.4

V

 

 

 

 

ST

 

 

 

 

 

 

 

 

VSTH

Status output voltage in high state (2)

IST -40μA

2.5

 

3.45

V

 

 

IST -120μA

2

 

3.45

V

 

 

 

 

 

 

RDIAGL

ROUT + RDSON in low state

 

 

 

 

 

0.3

0.64

1.5

kΩ

RDIAGH

ROUT + RDSON in high state

 

 

 

 

 

1.5

3.2

7.0

kΩ

Power outputs (Q1 to Q4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Static drain-source ON-resistance

IQ = 1A; VS 9.5V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RDSON1,2

Q1 and Q2

Tj = 25°C

 

 

 

W

(non-reg. channels)

 

 

 

 

 

 

 

 

Tj = 125°C(3)

 

0.2

0.5

W

 

 

 

 

 

Tj = 150°C(4)

 

 

0.5

W

 

 

 

 

Static drain-source ON-resistance

IQ = 1A; VS 9.5V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RDSON3,4

Q3 and Q4

Tj = 25°C

 

 

 

Ω

(reg. channels)

 

0.35

0.75

 

 

 

 

 

T

j

= 125°C (3)

 

Ω

 

 

 

 

 

T = 150°C (4)

 

 

0.75

Ω

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

V

F_250mA

Forward voltage of free wheeling path

I

 

 

 

= -250mA

0.5

 

1.5

V

 

D3, D4 @250mA

D3/4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

F_2.25A

Forward voltage of free wheeling path

I

 

 

 

= -2.25A

2.0

 

4.5

V

 

 

D3, D4 @2.25A

D3/4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rsens

Sense resistor = (VF_2.25A-

 

 

 

 

 

 

1

 

Ω

 

VF_250mA)/2A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VZ

Z-diode clamping voltage

IQ 100mA

45

 

60

V

 

 

IPD

Output pull down current

VEN = H, VIN = L

10

 

150

μA

 

 

IQlk

Output leakage current

VEN = L; VQ = 20V

 

 

5

μA

Timing

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tON

Output ON delay time

IQ = 1A

0

5

20

μs

 

 

tOFF

Output OFF delay time channel

IQ = 1A

0

10

30

μs

tOFFREG

Output OFF delay time regulator

(5)

 

 

 

 

528

 

μs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tr

Output rise time

IQ = 1A

0.5

1.5

8

μs

 

 

 

tf

Output fall time

IQ = 1A

0.5

1.5

8

μs

 

 

tsf

Short error detection filter time

fCLK = 250kHz DC = 50%(5)

4

 

8

μs

 

 

 

tlf

Long error detection filter time

fCLK = 250kHz DC = 50%(5)

16

 

32

μs

 

 

tSCP

Short circuit switch-OFF delay time

(5)

 

 

 

4

 

30

μs

 

 

 

 

 

 

 

 

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