VN7004AH-E
High-side driver with CurrentSense analog feedback
for automotive applications
Datasheet
-
production data
Octapak
•
Protections
– Undervoltage shutdown
– Overvoltage clamp
– Load current limitation
– Self limiting of fast thermal transients
– Loss of ground and loss of V
CC
– Reverse battery
– Electrostatic discharge protection
Features
Max transient supply voltage
Operating voltage range
Typ. on-state resistance (per Ch)
Current limitation (typ)
Stand-by current (max)
V
CC
V
CC
R
ON
I
LIMH
I
STBY
40 V
4 to 28 V
4.9 mΩ
150 A
0.5 µA
Applications
•
All types of Automotive resistive, inductive and
capacitive loads
•
Specially intended for Automotive Headlamps
Description
The VN7004AH-E is a single channel high-side
driver manufactured using ST proprietary
VIPower
®
technology and housed in the Octapak
package. The device is designed to drive 12 V
automotive grounded loads through a 3 V and 5 V
CMOS-compatible interface, providing protection
and diagnostics.
The device integrates advanced protective
functions such as load current limitation, overload
active management by power limitation and
overtemperature shutdown.
A sense enable pin allows OFF-state diagnosis to
be disabled during the module low-power mode
as well as external sense resistor sharing among
similar devices.
•
Automotive qualified
•
General
– Single channel smart high-side driver with
CurrentSense analog feedback
– Very low standby current
– Compatible with 3.0 V and 5 V CMOS
outputs
•
Diagnostic functions
– Overload and short to ground (power
limitation) indication
– Thermal shutdown indication
– OFF-state open-load detection
– Output short to V
CC
detection
– Sense enable/ disable
Table 1. Device summary
Order codes
Package
Tube
Octapak
VN7004AH-E
Tape and reel
VN7004AHTR-E
October 2014
This is information on a product in full production.
DocID022484 Rev 8
1/36
www.st.com
Contents
VN7004AH-E
Contents
1
2
Block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Electrical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1
2.2
2.3
2.4
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Electrical characteristics curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3
Protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1
3.2
3.3
3.4
Power limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Current limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Negative voltage clamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.1
4.2
4.3
4.4
Protection against reverse battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Immunity against transient electrical disturbances . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
MCU I/Os protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
CS - analog current sense . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4.1
4.4.2
Principle of CurrentSense signal generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Short to VCC and OFF-state open-load detection . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.5
Maximum demagnetization energy (V
CC
= 16 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5
Package and PCB thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.1
Octapak thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.1
6.2
ECOPACK
® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Octapak package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2/36
DocID022484 Rev 8
VN7004AH-E
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.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Pin functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Suggested connections for unused and not connected pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Power section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Switching (V
CC
= 13 V; -40 ºC < T
j
< 150 °C, unless otherwise specified) . . . . . . . . . . . . . 10
Logic Inputs (7 V < V
CC
< 28 V; -40 °C < T
j
< 150 °C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Protections (7 V < V
CC
< 18 V; -40 °C < T
j
< 150 °C). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
CurrentSense (7 V < V
CC
< 18 V; -40 °C < T
j
< 150 °C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Truth table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
ISO 7637-2 - electrical transient conduction along supply line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
CurrentSense pin levels in off-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
PCB properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Thermal parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Octapak mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
DocID022484 Rev 8
3/36
3
List of figures
VN7004AH-E
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.
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Configuration diagram (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Current and voltage conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I
OUT
/I
SENSE
versus I
OUT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Current sense precision vs. I
OUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Switching times and Pulse skew. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
T
DSTKON
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
OFF-state output current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Standby current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
I
GND(ON)
vs. I
out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Logic input high level voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Logic input low level voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
High level logic input current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Low level logic input current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Logic Input hysteresis voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Undervoltage shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
On-state resistance vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
On-state resistance vs. V
CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Turn-on voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Turn-off voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Won vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Woff vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
I
LIMH
vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
OFF-state open-load voltage detection threshold. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
V
sense
clamp vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
V
senseh
vs. T
case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Application diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Simplified internal structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
CurrentSense and diagnostic – block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
CurrentSense block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Analogue HSD – open-load detection in off-state. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Open-load / short to VCC condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Maximum turn off current versus inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Octapak on two-layers PCB (2s0p to JEDEC JESD 51-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Octapak on four-layers PCB (2s2p to JEDEC JESD 51-7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
R
thj-amb
vs PCB copper area in open box free air conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Octapak thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Thermal fitting model for Octapak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Octapak package dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
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DocID022484 Rev 8
VN7004AH-E
Block diagram and pin description
1
Block diagram and pin description
Figure 1. Block diagram
Table 2. Pin functions
Name
V
CC
OUTPUT
GND
INPUT
CS
SEn
Battery connection.
Power outputs. All the pins must be connected together.
Ground connection.
Voltage controlled input pin with hysteresis. Compatible with 3 V and 5 V
CMOS outputs. It controls output switch state.
Analog current sense output pin delivers a current proportional to the load
current.
Active high compatible with 3 V and 5 V CMOS outputs pin; it enables the
CurrentSense diagnostic pin.
Function
DocID022484 Rev 8
5/36
35
京公网安备 11010802033920号
EEWORLD
