ST VND830PEP-E User Manual

VND830PEP-E

Double channel high side driver

Features

Type

RDS(on)

IOUT

VCC

VND830PEP-E

60mΩ(1)

6A(1)

36V

1. Per each channel.

CMOS compatible inputs

Open drain status outputs

On-state open load detection

Off-state open load detection

Shorted load protection

Undervoltage and overvoltage shutdown

Protection against loss of ground

Very low standby current

Reverse battery protection (see Application schematic on page 16)

In compliance with the 2002/95/EC european directive

PowerSSO-24

Description

The VND830PEP-E is a monolithic device designed in STMicroelectronics VIPower™ M0-3 Technology, intended for driving any kind of load with one side connected to ground.

Active VCC pin voltage clamp protects the device against low energy spikes (see ISO7637 transient compatibility table).

Active current limitation combined with thermal shutdown and automatic restart protects the device against overload. The device detects open load condition both in on and off-state. Output shorted to VCC is detected in the off-state. Device automatically turns off in case of ground pin disconnection.

Table 1.

Device summary

 

 

 

 

Package

 

Order codes

 

 

 

 

 

Tube

 

Tape and reel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PowerSSO-24

VND830PEP-E

 

VND830PEPTR-E

 

 

 

 

 

July 2009

Doc ID 10826 Rev 5

1/25

www.st.com

Contents

VND830PEP-E

 

 

Contents

1

Block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 5

2

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

. 6

 

2.1

Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

 

2.2

Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

 

2.3

Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

 

2.4

Electrical characteristics curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

3

Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

 

3.1

GND protection network against reverse battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

3.1.1 Solution 1: a resistor in the ground line (RGND only) . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.2 Solution 2: a diode (DGND) in the ground line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2 Load dump protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.3 MCU I/O protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.4 Open-load detection in off-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4

Package and PC board thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

 

4.1

PowerSSO-24 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

5

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

22

 

5.1

ECOPACK® packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

 

5.2

PowerSSO-24 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

6

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

24

2/25

Doc ID 10826 Rev 5

VND830PEP-E

List of tables

 

 

List of tables

Table 1. Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Table 2. Suggested connections for unused and not connected pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Table 3. Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Table 4. Thermal data (per island) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Table 5. Power output. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Table 6. Switching (VCC = 13V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Table 7. VCC - output diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Table 8. Status pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Table 9. Logic inputs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Table 10. Protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Table 11. Open-load detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Table 12. Truth table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Table 13. Electrical transient requirements on VCC pin (part 1/3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 14. Electrical transient requirements on VCC pin (part 2/3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 15. Electrical transient requirements on VCC pin (part 3/3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 16. Thermal parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Table 17. PowerSSO-24 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Table 18. Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Doc ID 10826 Rev 5

3/25

List of figures

VND830PEP-E

 

 

List of figures

Figure 1. Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Figure 2. Configuration diagram (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Figure 3. Current and voltage conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Figure 4. Open-load status timing (with external pull-up) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Figure 5. Over temperature status timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Figure 6. Switching time waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Figure 7. Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Figure 8. Off-state output current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 9. High level input current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 10. Input clamp voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 11. Status leakage current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 12. Status low output voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 13. Status clamp voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 14. Turn-on voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 15. Turn-off voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 16. On-state resistance vs Tcase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 17. On-state resistance vs VCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 18. ILIM vs Tcase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 19. Input high level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 20. Open-load on-state detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 21. Open-load off-state detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 22. Input hysteresis voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 23. Input low level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 24. Overvoltage shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 25. Undervoltage shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 26. Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Figure 27. Open-load detection in off-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Figure 28. PowerSSO-24 PC board. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figure 29. Rthj-amb vs PCB copper area in open box . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figure 30. PowerSSO-24 thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figure 31. Thermal fitting model of a double channel HSD in PowerSSO-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figure 32. PowerSSO-24 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4/25

Doc ID 10826 Rev 5

ST VND830PEP-E User Manual

VND830PEP-E

Block diagram and pin description

 

 

1 Block diagram and pin description

Figure 1. Block diagram

Figure 2. Configuration diagram (top view)

VCC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

GND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C.SENSE1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C.SENSE2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VCC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTPUT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TAB = VCC

Table 2.

Suggested connections for unused and not connected pins

Connection / pin

Current sense

N.C.

Output

Input

 

 

 

 

 

Floating

 

X

X

X

 

 

 

 

 

 

To ground

Through 1KΩ

X

 

Through 10KΩ

resistor

 

resistor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Doc ID 10826 Rev 5

5/25

Electrical specifications

VND830PEP-E

 

 

2 Electrical specifications

2.1Absolute maximum ratings

Stressing the device above the rating listed in the “Absolute maximum ratings” table may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the Operating sections of this specification is not implied. Exposure to Absolute Maximum Rating conditions for extended periods may affect device reliability. Refer also to the STMicroelectronics SURE Program and other relevant quality document.

Table 3.

Absolute maximum ratings

 

 

Symbol

Parameter

Value

Unit

 

 

 

 

VCC

DC supply voltage

41

V

- VCC

Reverse DC supply voltage

- 0.3

V

- IGND

DC reverse ground pin current

- 200

mA

IOUT

DC output current

Internally limited

A

-IOUT

Reverse DC output current

- 6

A

IIN

DC input current

+/- 10

mA

Istat

DC status current

+/- 10

mA

 

Electrostatic discharge (human body model:R=1.5KΩ; C=100pF)

 

 

 

– Input

4000

V

VESD

– Status

4000

V

 

– Output

5000

V

 

– VCC

5000

V

Ptot

Power dissipation TC = 25°C

54

W

Tj

Junction operating temperature

Internally limited

°C

Tc

Case operating temperature

- 40 to 150

°C

Tstg

Storage temperature

- 55 to 150

°C

2.2Thermal data

Table 4.

Thermal data (per island)

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Value

Unit

 

 

 

 

 

Rthj-case

Thermal resistance junction-case (max)

 

2.3

°C/W

Rthj-amb

Thermal resistance junction-ambient (one chip ON) (max)

57(1)

 

42(2)

°C/W

1.When mounted on a standard single-sided FR-4 board with 0.5cm2 of Cu (at least 35µm thick) connected to all VCC pins.

2.When mounted on a standard single-sided FR-4 board with 8cm2 of Cu (at least 35µm thick) connected to all VCC pins.

6/25

Doc ID 10826 Rev 5

VND830PEP-E

Electrical specifications

 

 

2.3Electrical characteristics

Values specified in this section are for 8V < VCC < 36V; -40°C < Tj < 150°C, unless otherwise stated.

Figure 3. Current and voltage conventions

Note:

VFn = VCCn - VOUTn during reverse battery condition.

 

 

 

 

 

Table 5.

Power output

 

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test conditions

Min.

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VCC

Operating supply voltage

 

5.5

13

36

V

 

VUSD

Undervoltage shutdown

 

3

4

5.5

V

 

VOV

Overvoltage shutdown

 

36

 

 

V

 

RON

On-state resistance

IOUT = 2A; Tj = 25°C

 

 

60

 

IOUT = 2A; Tj = 125°C

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

Off-state; VCC = 13V;

 

 

 

 

 

 

 

VIN = VOUT = 0V

 

12

40

µA

 

IS

Supply current

Off-state; VCC = 13V;

 

 

 

 

 

VIN = VOUT = 0V; Tj = 25°C

 

12

25

µA

 

 

 

 

 

 

 

On-state; VCC = 13V; VIN = 5V;

 

 

 

 

 

 

 

IOUT = 0A

 

5

7

mA

 

IL(off1)

Off-state output current

VIN = VOUT = 0V

0

 

50

µA

 

IL(off2)

Off-state output current

VIN = 0V; VOUT = 3.5V

-75

 

0

µA

 

IL(off3)

Off-state output current

VIN = VOUT = 0V; VCC = 13V;

 

 

5

µA

 

Tj = 125°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IL(off4)

Off-state output current

VIN = VOUT = 0V; VCC = 13V;

 

 

3

µA

 

Tj = 25°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Doc ID 10826 Rev 5

7/25

Electrical specifications

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VND830PEP-E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 6.

 

 

Switching (VCC = 13V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Parameter

 

 

Test conditions

 

Min.

 

 

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

td(on)

 

 

Turn-on delay time

RL = 6.5Ω from VIN rising

 

-

 

 

 

30

 

-

 

µs

 

 

 

edge to VOUT = 1.3V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

td(off)

 

 

Turn-off delay time

RL = 6.5Ω from VIN falling

 

-

 

 

 

30

 

-

 

µs

 

 

 

edge to VOUT = 11.7V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dVOUT/dt(on)

 

Turn-on voltage slope

RL = 6.5Ω from VOUT = 1.3V to

 

-

 

 

 

 

See

-

 

V/µs

 

 

VOUT = 10.4V

 

 

 

Figure 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dVOUT/dt(off)

 

Turn-off voltage slope

RL = 6.5Ω from VOUT = 11.7V

 

-

 

 

 

 

See

-

 

V/µs

 

 

to VOUT = 1.3V

 

 

 

Figure 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 7.

 

 

VCC - output diode

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Parameter

 

 

Test conditions

 

 

Min.

 

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VF

 

 

Forward on voltage

 

- IOUT = 1.3A; Tj = 150°C

 

 

-

 

 

-

 

0.6

 

V

 

Table 8.

 

 

Status pin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Parameter

 

 

Test conditions

 

 

Min.

 

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSTAT

 

Status low output volt-

 

ISTAT= 1.6 mA

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

V

 

 

age

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ILSTAT

 

Status leakage current

 

Normal operation; VSTAT= 5V

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

µA

 

CSTAT

 

Status pin input

 

Normal Operation; VSTAT= 5V

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

pF

 

 

capacitance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSCL

 

Status clamp voltage

 

ISTAT= 1mA

 

 

6

 

 

6.8

 

8

 

V

 

 

 

ISTAT= - 1mA

 

 

 

 

 

 

-0.7

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 9.

 

 

Logic inputs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

Parameter

 

 

Test conditions

 

 

Min.

 

Typ.

 

Max.

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIL

Input low level

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.25

 

V

 

IIL

Low level input current

 

 

VIN = 1.25V

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

µA

 

VIH

Input high level

 

 

 

 

 

3.25

 

 

 

 

 

 

 

V

 

IIH

High level input current

 

 

VIN = 3.25V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

µA

 

VI(hyst)

Input hysteresis voltage

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

V

 

VICL

Input clamp voltage

 

 

IIN = 1mA

 

 

6

 

 

 

6.8

 

8

 

V

 

 

 

IIN = -1mA

 

 

 

 

 

 

 

- 0.7

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 10.

 

 

Protections(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

 

Parameter

 

 

Test conditions

 

 

Min.

 

Typ.

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TTSD

 

Shutdown temperature

 

 

 

 

 

 

 

150

 

175

 

200

 

°C

 

TR

 

Reset temperature

 

 

 

 

 

 

 

135

 

 

 

 

 

°C

8/25

Doc ID 10826 Rev 5

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