this is information on a product in full production. october 2014 docid022484 rev 8 1/36 VN7004AH-E high-side driver with currentsense analog feedback for automotive applications datasheet - production data features ? 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 ? 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 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. max transient supply voltage v cc 40 v operating voltage range v cc 4 to 28 v typ. on-state resistance (per ch) r on 4.9 m current limitation (typ) i limh 150 a stand-by current (max) i stby 0.5 a ( " 1 ( $ ' 5 octapak table 1. device summary package order codes tube tape and reel octapak VN7004AH-E vn7004ahtr-e www.st.com
contents VN7004AH-E 2/36 docid022484 rev 8 contents 1 block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 electrical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 electrical characteristics curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3 protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.1 power limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2 thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3 current limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.4 negative voltage clamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4 application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1 protection against reverse battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.2 immunity against transient electrical disturbances . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.3 mcu i/os protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.4 cs - analog current sense . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.4.1 principle of currentsense signal generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.4.2 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 ecopack ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.2 octapak package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 7 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
docid022484 rev 8 3/36 VN7004AH-E list of tables 3 list of tables table 1. device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 table 2. pin functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 table 3. suggested connections for unused and not connected pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 table 4. absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 table 5. thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 table 6. power section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 table 7. switching (v cc =13v; -40oc list of figures VN7004AH-E 4/36 docid022484 rev 8 list of figures figure 1. block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 figure 2. configuration diagram (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 figure 3. current and voltage conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 figure 4. i out /i sense versus i out. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 figure 5. current sense precision vs. i out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 figure 6. switching times and pulse skew. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 figure 7. t dstkon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 figure 8. off-state output current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 9. standby current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 10. i gnd(on) vs. i out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 11. logic input high level voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 12. logic input low level voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 13. high level logic input current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 14. low level logic input current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 15. logic input hysteresis voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 16. undervoltage shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 17. on-state resistance vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 18. on-state resistance vs. v cc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 19. turn-on voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 20. turn-off voltage slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 21. won vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 22. woff vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 23. i limh vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 24. off-state open-load voltage detection threshold. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 25. v sense clamp vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 26. v senseh vs. t case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 27. application diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 figure 28. simplified internal structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 figure 29. currentsense and diagnostic ? block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 figure 30. currentsense block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 figure 31. analogue hsd ? open-load detection in off-state. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 figure 32. open-load / short to vcc condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 figure 33. maximum turn off current versus inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 figure 34. octapak on two-layers pcb (2s0p to jedec jesd 51-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 35. octapak on four-layers pcb (2s2p to jedec jesd 51-7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 36. r thj-amb vs pcb copper area in open box free air conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 figure 37. octapak thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 figure 38. thermal fitting model for octapak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 figure 39. octapak package dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
docid022484 rev 8 5/36 VN7004AH-E block diagram and pin description 35 1 block diagram and pin description figure 1. block diagram table 2. pin functions name function v cc battery connection. output power outputs. all the pins must be connected together. gnd ground connection. input voltage controlled input pin with hysteresis. compatible with 3 v and 5 v cmos outputs. it controls output switch state. cs analog current sense output pin delivers a current proportional to the load current. sen active high compatible with 3 v and 5 v cmos outputs pin; it enables the currentsense diagnostic pin. 9 & |