VNL5030J-E
VNL5030S5-E
OMNIFET III
fully protected low-side driver
Datasheet
-
production data
Description
The VNL5030J-E and VNL5030S5-E are
monolithic devices made using
STMicroelectronics
®
VIPower
®
technology,
intended for driving resistive or inductive loads
with one side connected to the battery. Built-in
thermal shutdown protects the chip from
overtemperature and short-circuit. Output current
limitation protects the devices in an overload
condition. In case of long duration overload, the
device limits the dissipated power to a safe level
up to thermal shutdown intervention.Thermal
shutdown, with automatic restart, allows the
device to recover normal operation as soon as a
fault condition disappears. Fast demagnetization
of inductive loads is achieved at turn-off.
PowerSSO-12
SO-8
Features
Type
VNL5030J-E
41 V
VNL5030S5-E
30 mΩ
25 A
V
clamp
R
DS(on)
I
D
•
Automotive qualified
•
Drain current: 25 A
•
ESD protection
•
Overvoltage clamp
•
Thermal shutdown
•
Current and power limitation
•
Very low standby current
•
Very low electromagnetic susceptibility
•
Compliant with European directive 2002/95/EC
•
Open drain status output
Table 1. Devices summary
Order codes
Package
Tube
PowerSSO-12
SO-8
VNL5030J-E
VNL5030S5-E
Tape and reel
VNL5030JTR-E
VNL5030S5TR-E
November 2013
This is information on a product in full production.
DocID022767 Rev 6
1/28
www.st.com
Contents
VNL5030J-E/ VNL5030S5-E
Contents
1
2
Block diagrams and pins configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1
2.2
2.3
2.4
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Electrical characteristics curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
3
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1
MCU I/O protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4
Package and PC board thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1
4.2
PowerSSO-12 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
SO-8 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5
Package and packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
ECOPACK
®
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
PowerSSO-12 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
SO-8 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
PowerSSO-12 packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
SO-8 packing information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2/28
DocID022767 Rev 6
VNL5030J-E/ VNL5030S5-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.
Table 18.
Table 19.
Devices summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Pin function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Suggested connections for unused and N.C. pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
PowerMOS section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Source drain diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Status pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Logic input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Open-load detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Supply section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Switching characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Protection and diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Truth table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
PowerSSO-12 thermal parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
SO-8 thermal parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
PowerSSO-12 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
SO-8 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
DocID022767 Rev 6
3/28
3
List of figures
VNL5030J-E/ VNL5030S5-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.
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Current and voltage conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Configuration diagrams (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Source diode forward characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Static drain source on-resistance vs. drain current (V
IN
= 3.5 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Static drain source on-resistance vs. input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Static drain source on-resistance vs. drain current (V
IN
= 5 V). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Transfer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Transfer characteristics (inside view for V
IN
= 2 V to 3 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Output characteristics (T
case
= 25°C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
On-resistance vs. temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Input threshold vs. temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Switching characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Maximum demagnetization energy (V
CC
= 13.5 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
PowerSSO-12 PC board. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
PowerSSO-12 Rthj-amb vs PCB copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . 16
PowerSSO-12 thermal impedance junction ambient single pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Thermal fitting model of a LSD in PowerSSO-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
SO-8 PC board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
SO-8 Rthj-amb vs PCB copper area in open box free air condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
SO-8 thermal impedance junction ambient single pulse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Thermal fitting model of a LSD in SO-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
PowerSSO-12 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
SO-8 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
PowerSSO-12 tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
PowerSSO-12 tape and reel shipment (suffix “TR”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
SO-8 tube shipment (no suffix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
SO-8 tape and reel shipment (suffix “TR”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
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DocID022767 Rev 6
VNL5030J-E/ VNL5030S5-E
Block diagrams and pins configurations
1
Block diagrams and pins configurations
Figure 1. Block diagram
Table 2. Pin function
Name
INPUT
DRAIN
SOURCE
SUPPLY
STATUS
TAB
Function
Voltage controlled input pin with hysteresis, CMOS compatible; it controls output
switch state.
PowerMOS drain.
PowerMOS source and ground reference for the control section.
Supply voltage connected to the signal part (5 V).
Open drain digital diagnostic pin.
Exposed pad. PowerMOS drain.
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