VN820
High-side driver
Datasheet
−
production data
Features
Type
VN820
VN820SP
VN820-B5
VN820PT
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
R
DS(on)
I
OUT
V
CC
10
1
40 mΩ
9A
36 V
PowerSO-10
P
2
PAK
Very low standby current
CMOS compatible input
On-state open-load detection
Off-state open-load detection
Thermal shutdown protection and diagnosis
Undervoltage shutdown
Overvoltage clamp
Output stuck to V
CC
detection
Load current limitation
Reverse battery protection
Electrostatic discharge protection
bs
O
et
l
o
ro
P
e
uc
d
s)
t(
te
le
Description
so
b
O
-
PPAK
ro
P
uc
d
s)
t(
PENTAWATT
The VN820 is a monolithic device designed in
STMicroelectronic's VIPower
®
M0-3 technology.
The VN820 is intended for driving any type of load
with one side connected to ground. The active
V
CC
pin voltage clamp protects the device against
low energy spikes.
Active current limitation combined with thermal
shutdown and automatic restart protects the
device against over-load. The device detects the
open-load condition in both the on-state and off-
state. In the off-state the device detects if the
output is shorted to V
CC
. The device automatically
turns off in the case where the ground pin
becomes disconnected.
Table 1.
Device summary
Order codes
Package
Tube
PENTAWATT
PowerSO-10
P
2
PAK
PPAK
VN820
VN820SP
VN820-B5
VN820PT
Tape and reel
—
VN820SP13TR
VN820-B513TR
VN820PT13TR
September 2013
This is information on a product in full production.
Doc ID 7370 Rev. 6
1/43
www.st.com
1
Contents
VN820
Contents
1
2
Block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1
2.2
2.3
2.4
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Electrical characteristics curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1
GND protection network against reverse battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.1
3.1.2
Solution 1: resistor in the ground line (RGND only) . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Solution 2: diode (DGND) in the ground line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2
3.3
3.4
3.5
Load dump protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
MCU I/Os protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Open load detection in off-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
PowerSO-10, P
2
PAK, PPAK, PENTAWATT maximum demagnetization
energy (VCC = 13.5V) 21
4
Package and PCB thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1
4.2
b
O
5
et
l
so
4.3
ro
P
e
P
2
PAK thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
uc
d
s)
t(
O
-
so
b
te
le
ro
P
uc
d
s)
t(
PPAK thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
PowerSO-10 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Package and packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
ECOPACK
®
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
PENTAWATT mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
P
2
PAK mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PPAK mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PowerSO-10 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
PENTAWATT packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
P
2
PAK packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
PPAK packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2
5.3
5.1
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
2/43
Doc ID 7370 Rev. 6
VN820
Contents
5.9
PowerSO-10 packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
bs
O
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P
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t(
Doc ID 7370 Rev. 6
3/43
List of tables
VN820
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Suggested connections for unused and not connected pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Switching (V
CC
=13V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Input pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
V
CC
output diode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Status pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Open-load detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Truth table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Electrical transient requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Thermal parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Thermal parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Thermal parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
PENTAWATT mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
P
2
PAK mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
PPAK mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
PowerSO-10 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
bs
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s)
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4/43
Doc ID 7370 Rev. 6
VN820
List of figures
List of figures
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure 10.
Figure 11.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
Figure 20.
Figure 21.
Figure 22.
Figure 23.
Figure 24.
Figure 25.
Figure 26.
Figure 27.
Figure 28.
Figure 29.
Figure 30.
Figure 31.
Figure 32.
Figure 33.
Figure 34.
Figure 35.
Figure 36.
Figure 37.
Figure 38.
Figure 39.
Figure 40.
Figure 41.
Figure 42.
Figure 43.
Figure 44.
Figure 45.
Figure 46.
Figure 47.
Figure 48.
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Configuration diagram (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Current and voltage conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Status timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Switching time waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Off-state output current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
High level input current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Input clamp voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Status leakage current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Status low output voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Status clamp voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
On-state resistance Vs T
case
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
On-state resistance Vs V
CC
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Open load on-state detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Input high level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Input low level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Input hysteresis voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Over-voltage shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Open load off-state voltage detection threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Turn-on voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Turn-off voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
I
lim
Vs T
case
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Open load detection in off-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
PowerSO-10, P
2
PAK, PPAK, PENTAWATT maximum turn-off current versus inductance 21
PC board. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Rthj-amb vs PCB copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
P
2
PAK thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Thermal fitting model of a single channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
PC board. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Rthj-amb vs PCB copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
PPAK thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Thermal fitting model of a single channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
PowerSO-10 PC board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Rthj-amb vs PCB copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Thermal fitting model of a single channel HSD in PowerSO-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
PENTAWATT package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
P
2
PAK package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PPAK package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PowerSO-10 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
PENTAWATT tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
P
2
PAK tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
P
2
PAK tape and reel (suffix “13TR”). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
PPAK suggested pad layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
PPAK tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
PPAK tape and reel (suffix “13TR”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
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Doc ID 7370 Rev. 6
5/43
京公网安备 11010802033920号
EEWORLD
