L99ASC03G
Brushless / sensorless 3-phase motor pre-driver for automotive
applications
Datasheet
-
production data
Drain-source monitoring and open-load
detection
TQFP48 7 x 7 x 1 mm with Exposed Pad
(4.5 x 4.5 mm) package
Applications
TQFP48-EP
Mechatronic three-phase motor application such
as engine cooling fans, fuel pumps, water pumps,
oil pumps
Features
AEC-Q100 qualified
5 V low-drop voltage regulator (200 mA
continuous mode)
Very low current consumption in standby mode
(typ. 15 µA)
ST SPI interface for control and diagnostics
Window watchdog and fail-safe functionality
Two separate power supply pins
Three half-bridge drivers to control external
MOSFETs (configurable by SPI)
Full drive of external MOSFETs down to 6 V
input voltage
Input pin for each gate driver (with cross-
current protection)
Two-stage charge pump supporting 100% duty
cycle
PWM operation up to 80 kHz (not restricted)
Current-sense amplifier (configurable by SPI)
Disable input to turn off gate driver outputs
Analog multiplexer output to monitor external
power supply voltages and internal junction
temperature
Advanced BEMF detection IP
Overcurrent protection (programmable)
Description
The L99ASC03G is a multifunctional system IC
designed for three-phase motor control
applications.
The device features a voltage regulator to supply
an external microcontroller and an operation
amplifier for motor current sensing. It is designed
to control six external N-channel MOSFETs in
bridge configuration to drive three-phase motors
in automotive applications. All gate driver outputs
are controlled by separate inputs.
The integrated Serial Peripheral Interface (SPI)
makes it possible to adjust device parameters,
control all operating modes and read out
diagnostic information.
Table 1. Device summary
Order codes
Package
Tube
TQFP48-EP
L99ASC03G
Tape and real
L99ASC03GTR
July 2016
This is information on a product in full production.
DocID029080 Rev 2
1/70
www.st.com
Contents
L99ASC03G
Contents
1
2
Block diagram and pin descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Device description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1
Supply pins (V
S
, V
SREG
, V
SMS
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.1
2.1.2
2.1.3
V
S
, V
SREG
and V
SMS
overvoltage warning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
V
S
, V
SREG
and V
SMS
overvoltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
V
S
, V
SREG
and V
SMS
undervoltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2
2.3
2.4
2.5
V
DD
(5V) voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
NRES reset output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Device operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.5.4
2.5.5
2.5.6
Active Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Flash Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
VDD Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
VBAT Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Device mode state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6
2.7
2.8
DIS pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
INH pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Thermal warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.8.1
2.8.2
Normal mode: TEMPM = ‘0’ (TW1, TSD1, TSD2) . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Warning mode: TEMP = ‘1’ (TW1, TW2, TSD2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.9
2.10
2.11
2.12
Wake-up events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Gate drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Drain-source monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.12.1
2.12.2
Drain-source monitoring in ON state (short-circuit detection) . . . . . . . . 22
Drain-source monitoring in OFF state (open-load / short-circuit detection)
22
2.13
2.14
2.15
Current-sense amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Overcurrent detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
BEMF module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.15.1
BEMF comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2/70
DocID029080 Rev 2
L99ASC03G
2.15.2
2.15.3
Contents
BEMF comparator sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
BEMF commutation driving mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.16
2.17
2.18
2.19
Digital multiplexer (DOUT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Analog multiplexer (AOUT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Serial peripheral interface (ST SPI standard) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3
Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Operating range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
ESD protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
SPI electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4
ST-SPI Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1
Physical layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.1
4.1.2
Signal description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Clock and data characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
SDI frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
SDO frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Device information registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
SPI Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Device Control Register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Device Control Register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Device Control Register 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Device Control Register 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Device Control Register 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Device Control Register 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Device Control Register 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Device Control Register 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Device Status Registers 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Device Status Registers 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
DocID029080 Rev 2
3/70
4
4.2
Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4
Addresses and data definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3.1
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
4.4.8
4.4.9
4.4.10
4.4.11
SPI registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Contents
4.4.12
4.4.13
4.4.14
4.4.15
4.4.16
L99ASC03G
Device Status Registers 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Device Status Registers 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Device Status Registers 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Device Status Registers 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Device Status Registers 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.1
TQFP48-EP mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
6
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4/70
DocID029080 Rev 2
L99ASC03G
List of tables
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.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Table 27.
Table 28.
Table 29.
Table 30.
Table 31.
Table 32.
Table 33.
Table 34.
Table 35.
Table 36.
Table 37.
Table 38.
Table 39.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Pin definition and function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Wake-up events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Diagnostics overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Forced V
BAT
standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Operating range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
ESD protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Operation junction temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Temperature warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Supply and supply monitoring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Power-on RESET (V
SREG
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Voltage regulator V
DD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
NRES reset output (VDD supervision), NINT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Charge pump output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Gate driver for external MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Drain source monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
V
S
, V
SREG
, V
SMS
and T
j
monitoring (AOUT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Current-sense amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Overcurrent detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
BEMF detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
I/Os; IHx, ILx, DIS, BC, BEMF, DOUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
INH input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
CSN input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
SCK, SDI input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
SDO output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
SPI timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
SPI pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Operation codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Device application access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Device information read access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Address range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Device information read access operation code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Device information registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Complete device SPI register table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
TQFP48-EP mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
DocID029080 Rev 2
5/70
5
京公网安备 11010802033920号
EEWORLD
