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Datasheet File OCR Text: |
this is information on a product in full production. june 2013 docid15567 rev 5 1/53 l99h01 motor bridge driver for automotive applications datasheet - production data features ? operating supply voltage 6 v to 28 v ? central 2 stage charge pump ? 100% duty cycle ? full r dson down to 6 v (normal level mosfets) ? control of reverse battery protection mosfet ? charge pump current limited ? pwm operation up to 30 khz ? spi interface ? current sense amplifier / free configurable ? zero adjust for end of line trimming ? power management: programmable free wheeling ? sensing circuitry of external mosfets with embedded thermal sensors applications ? wiper ? power door ? seat belt tensioner ? seat positioning ? valve tronic ? park break ? 2h motors description the l99h01 is designed to control 4 external n-channel mos transistors in bridge configuration for dc-motor driving in automotive applications. a free configurable current sense amplifier is integrated. the integrated standard serial peripheral interface (spi) controls all outputs and provides diagnostic information. an interface pin for the thermal sensors of the external mosfets is implemented. POWERSSO-36 lqfp32 7x7mm table 1. device summary package order codes part number (tube) part number (tape and reel) part number (tray) POWERSSO-36 l99h01xp l99h01xptr ? lqfp32 ? l99h01qftr l99h01qf www.st.com
contents l99h01 2/53 docid15567 rev 5 contents 1 block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 pinout POWERSSO-36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 pinout lqfp32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1 absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2 esd protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4 electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.5 spi - electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 device description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1 dual power supply: v s and v cc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 standby mode (en) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3 h-bridge control (dir, pwm, bit fw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 resistive low . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5 diagnostic functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.6 overvoltage and undervoltage detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.7 charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.8 temperature warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.9 short-circuit detection / drain source monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.10 programmable cross current protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.11 current sense amplifier (csa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.12 thermal sensor interface / h-bridge switch-off input . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.12.1 ext_ts-bit = low (active off) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.12.2 ext_ts-bit = high (thermal sensor interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.13 watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4 functional description of the spi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.1 signal description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.1.1 serial clock (clk) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.1.2 serial data input (di) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 docid15567 rev 5 3/53 l99h01 contents 3 4.1.3 serial data output (do) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.1.4 chip select not (csn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2 general data description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2.1 command byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2.2 opcode definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.3 device memory map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.3.1 control and status (ram) address map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.3.2 device (rom) address map (access with oc0 and oc1 set to ?1?) . . . 34 4.4 global status byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.4.1 spi clock monitor and watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.5 detailed byte description of status register (statreg0) . . . . . . . . . . . . . . 37 4.6 detailed byte description of application registers (applregx) . . . . . . . . . 38 4.6.1 description of the data byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.7 read device information (rom) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 packages thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6 package and packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 6.1 ecopack ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 6.2 POWERSSO-36 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6.3 packages thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 6.4 lqfp32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.5 POWERSSO-36 packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.6 lqfp32 packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 7 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 list of tables l99h01 4/53 docid15567 rev 5 list of tables table 1. device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 table 2. pin definitions and functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 table 3. pin definitions and functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 table 4. absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 table 5. esd protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 table 6. operating junction temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 table 7. temperature warning and thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 table 8. packages thermal resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 table 9. supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 table 10. undervoltage detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 table 11. watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 table 12. inputs: csn, clk, pwm, dir, en and di . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 table 13. charge pump output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 table 14. gate drivers for external powermos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 table 15. cross current protection time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 table 16. drain source monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 table 17. thermal sense interface (4.5 v < v cc < 5.3 v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 table 18. current sense amplifier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 table 19. di timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 20. do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 21. do timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 22. en, csn timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 23. truth table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 24. di . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 25. do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 26. command byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 27. operating code definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 28. control and status (ram) address map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 table 29. device (rom) address map (access with oc0 and oc1 set to ?1?) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 table 30. stk_reset_q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 table 31. address 0<00(hex)>:statreg 0 - read only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 32. ds_mon - drivers relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 33. address 1 <01(hex)>:applreg1-read/write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 table 34. overvoltage threshold of the vs monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 table 35. diag monitoring of source voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 table 36. address 2 <02(hex)>: applreg2 ? read/write. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 37. cross current protection time (t ccp ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 38. multiplexer for current sense amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 39. gain of current sense amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 40. address 3 <03(hex)> : applreg3 ? read/write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 41. external threshold voltage, factor n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 42. external threshold voltage, factor m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 table 43. read device information (rom) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 table 44. address 0 <00(hex)> : id-header - read only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 table 45. address 1 <01(hex)>: product id (lsb) - read only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 table 46. address 2 <02(hex)>: product id (msb) - read only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 table 47. address 3 <03(hex)>: spi frame id - read only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 table 48. POWERSSO-36 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 docid15567 rev 5 5/53 l99h01 list of tables 5 table 49. lqfp32 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 table 50. document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 list of figures l99h01 6/53 docid15567 rev 5 list of figures figure 1. block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 figure 2. pinning of device in POWERSSO-36 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 figure 3. pinning of device in lqfp-32 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 figure 4. output timing diagram (active free wheeling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 5. output timing diagram (passive free wheeling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 6. spi - transfer timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 figure 7. spi - input timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 figure 8. spi - do valid data delay time and valid time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 figure 9. spi - do enable and disable time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 figure 10. spi - timing of status bit 0 (fault condition) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 figure 11. global error flag diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 figure 12. POWERSSO-36 r thj-amb vs. pcb copper area in open free air condition . . . . . . . . . . . . . . . 43 figure 13. POWERSSO-36 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 figure 14. lqfp32 r thj-amb vs. pcb copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . . . . . . 47 figure 15. lqfp32 package dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 figure 16. POWERSSO-36 tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 figure 17. POWERSSO-36 tape and reel shipment (suffix ?tr?) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 figure 18. lqfp32 tape and reel shipment (suffix ?tr?) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 figure 19. lqfp32 tray shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 docid15567 rev 5 7/53 l99h01 block diagram and pin description 52 1 block diagram and pin description figure 1. block diagram 1.1 pinout POWERSSO-36 & |