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ACS302-5T3

器件型号:ACS302-5T3
厂商名称:STMICROELECTRONICS
厂商官网:http://www.st.com/
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器件描述

THREE LINES AC SWITCH ARRAY

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ACS302-5T3器件文档内容

                                                                                               ACS302-5T3

       ASDTM                                       THREE LINES AC SWITCH ARRAY
AC Switch Family

MAIN APPLICATIONS

s AC on-off static switching in appliance &
  industrial control systems

s Drive of low power high inductive or resistive
  loads like:
  - relay, valve, solenoid, dispenser
  - pump, fan, micro-motor
  - low power lamp bulb, door lock

FEATURES                                                                         SO-20
                                                                           Wired package
s THREE HIGH VOLTAGE AC SWITCH ARRAY
s BLOCKING VOLTAGE: VDRM / VRRM = 500V               PIN-OUT
s CLAMPING VOLTAGE: VCL = 600 V
s NOMINAL CONDUCTING CURRENT PER LINE:                                     11.2cm = 2.54''

  IT(RMS) = 0.2 A                                    OUTPUT 1 1                         20      COM                                          Pin 11
s NOMINAL CONDUCTING CURRENT FOR                                        2               19
                                                                        3  8.5cm                GATE 1                              Pin 1
  TOTAL ARRAY:                                                          4               18
  IT(RMS) = 0.4 A                                                                       17      GATE 2           Pins 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10,
s GATE TRIGGERING CURRENT: IGT < 5 mA                OUTPUT 2 5                                  3.81cm = 1.5''  and 19, 17, 15, 14, 12
                                                                        6               16                       are not connected.
BENEFITS                                                                7               15      GATE 3
s Needs no external overvoltage protection                              8               14       2.54cm = 1''
s Enables equipment to meet IEC61000-4-5                                                13      COM
                                                     OUTPUT 3 9
  standard                                                             10               12
s Interfaces directly with a microcontroller                                            11
s Eliminates any stressing gate kick back on the

  microcontroller
s Array structure: design simplified, increase

  reliability and space saving aspects
s Mounting in SO-20 package enables the device

  to meet IEC335-1 standard

DESCRIPTION                                          FUNCTIONAL DIAGRAM

The ACS302 belongs to the AC line switch family

built around the ASDTM concept. This high

performance device inludes 3 bidirectionnal AC               OUT1                               OUT2                 OUT3

switches able to control an 0.2A resistive or        ACS302
inductive load device.

Each ACSTM switch embeds a high voltage              S1                                     S2                   S3
clamping structure to absorb the inductive turn off
energy and a gate level shifter driver to separate
the digital controller from the main switch. It is
triggered with a negative gate current flowing out
of the gate pin.

                                                             COM           G1                         G2                   G3

ASD and ACS are trademarks of STMicroelectronics.

January 2003 - Ed: 2                                                                                                       1/8
ACS302-5T3

ABSOLUTE RATINGS (limiting values)

     Symbol                                 Parameter                                         Value            Unit
                                                                                                                 V
VDRM / VRRM     Repetitive peak off-state voltage                           Tj = 125 C       500                A
   IT(RMS)      RMS on-state current full cycle sine wave 50 to 60 Hz                                            A
                                                                            Tamb = 110 C One switch on = 0.2    A
     ITSM       Non repetitive surge peak on-state current                                                       A
                Tj initial = 25C, full cycle sine wave                     Tamb = 90 C      Array: 0.4
     dI/dt                                                                                                     A/s
                Critical rate of repetitive rise of on-state current        F =50 Hz          7.3
     VPP        IG = 10mA with tr = 100ns                                                                       kV
     Tstg       Non repetitive line peak pulse voltage                      F =60 Hz          7.6               C
                Storage temperature range                                                                       C
      Tj        Operating junction temperature range                        F =120 Hz         20                C

                                                                                      note 1          2
                                                                                              - 40 to + 150
                                                                                              - 30 to + 125

     Tl         Maximum lead temperature for soldering during 10s                             260

Note 1: according to test described by IEC61000-4-5 standard and figure 3.

SWITCH GATE CHARACTERISTICS (maximum values)

     Symbol                                           Parameter                               Value            Unit
      PG (AV)   Average gate power dissipation
                Peak gate current (tp = 20s)                                                 0.1              W
        IGM     Peak positive gate voltage (respect to the pin COM)
       VGM                                                                                    1                A

                                                                                              5                V

THERMAL RESISTANCES

     Symbol                                 Parameter                                         Value            Unit
     Rth (j-a)                                                                                  93             C/W
                Junction to ambient

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Symbol                                             Test Conditions          Tj=25C   MAX     Values           Unit
   IGT          VOUT = 12V RL = 140                                         Tj=25C   MAX         5             mA
  VGT           VOUT = 12V RL = 140                                         Tj=125C  MIN       0.9              V
  VGD           VOUT = VDRM RL = 3.3k                                       Tj=25C   TYP                        V
    IH          IOUT = 100mA gate open                                                MAX      0.15             mA
                                                                            Tj=25C   TYP        20
     IL         IG = 10mA                                                             MAX        45             mA
                                                                            Tj=25C   MAX        25
       VTM      IOUT = 0.3A tp = 380s                                      Tj=25C   MAX        50              V
      IDRM      VOUT = VDRM                                                 Tj=125C  MAX       1.2             A
      IRRM      VOUT = VRRM                                                 Tj=110C  MIN         2
                                                                            Tj=110C  MIN       200            V/s
      dV/dt     VOUT = 400V gate open                                       Tj=110C  MIN       300            A/ms
     (dI/dt)c   (dV/dt)c = 5V/s IOUT > 0                                   Tj=25C   TYP       0.1            A/s
                (dV/dt)c = 10V/s IOUT < 0                                                     0.15
       VCL      ICL = 1mA tp = 1ms                                                              600              V

2/8
ELECTRICAL CHARACTERISTICS                                                                              ACS302-5T3

Symbol                       Parameter                         AC LINE SWITCH BASIC APPLICATION
    IGT    Triggering gate current                             The ACS302 device is well adapted to washing
   VGT     Triggering gate voltage                             machines, dishwashers, tumble driers, refrigera-
   VGD     Non-triggering gate voltage                         tors, water heaters, and cookwares. It has been
    IH     Holding current                                     designed especially to switch ON & OFF low
     IL    Latching current                                    power loads such as solenoids, valves, relays, mi-
   VTM     Peak on-state voltage drop                          cro-motors, pumps, fans, door locks and low
    Vt0    On-state threshold voltage                          power lamp bulbs.
    Rd     On-state dynamic resistance
           Maximum forward or reverse leakage                  s Pin COM: Common drive reference, to connect
IDRM/IRRM  current                                               to the power line neutral
           Critical rate of rise of off-state voltage
  dV/dt    Critical rate of decrease of commutating            s Pin G: Switch Gate input to connect to the digital
(dV/dt)c  off-state voltage                                     controller through a resistor
           Critical rate of decrease of commutating
(dI/dt)c  on-state current                                    s Pin OUT: Switch Output, to connect to the load
           Clamping voltage
   VCL     Clamping current                                    Each ACSTM switch is triggered with a negative
    ICL                                                        gate current flowing out of the gate pin G. It can be
                                                               driven directly by the digital controller through a
                                                               resistor as shown on the typical application
                                                               diagram. No protection devices are required
                                                               between the gates and common terminals.

In appliances systems, this ACSTM switch intends to drive low power loads in full cycle ON / OFF mode.

Thanks to its thermal and turn off commutation performances, the ACS302-5TA switch is able to drive
three loads up to 0.2A each, as, for example, two water valves and a door lock in a dishwasher, without any
additionnal turn-off snubber.

TYPICAL APPLICATION DIAGRAM

                  VALVE / DISPENSER DOOR LOCK                                 PUMP / FAN
                                                                                   M
              L                                                                          OUT3
           MAINS

           N                                                   OUT2

                                             OUT1

                     ACS302

                            S1                             S2             S3

                                COM                    G1                 G2                        G3

                                        PA0                          PA1  ST72 MCU             PA2
                                Vcc

                                                    Vss

                                                                                                        3/7
ACS302-5T3

HIGH INDUCTIVE SWITCH-OFF OPERATION

At the end of the last conduction half-cycle, the load current reaches the holding current level IH, and the
ACSTM switch turns off. Because of the inductance L of the load, the current flows through the avalanche
diode D and decreases linearly to zero. During this time, the voltage across the switch is limited to the
clamping voltage VCL.

The energy stored in the inductance of the load depends on the holding current IH and the inductance (up to
10 H); it can reach about 20 mJ and is dissipated in the clamping diode section that is especially designed
for that purpose.

Fig. 1: Turn-off operation of the ACS302 switch       Fig. 2: ACS302 switch static characteristic.
with an electro valve: waveform of the pin OUT
current IOUT & voltage VOUT.

                                                          IOUT

                                                      IH

                                                                VCL                                 VOUT

AC LINE TRANSIENT VOLTAGE RUGGEDNESS

The ACS302 switch is able to withstand safely the AC line transient voltages either by clamping the low en-
ergy spikes or by breaking over under high energy shocks.

The test circuit of the figure 3 is representative of the final ACSTM application and is also used to stress the
ACS switch according to the IEC61000-4-5 standard conditions. Thanks to the load, the ACSTM switch
withstands the voltage spikes up to 2 kV above the peak line voltage. It will break over safely even on resis-
tive load where the turn on current rise is high as shown on figure 4. Such non repetitive test can be done
10 times on each AC line voltage polarity.

Fig. 3: Overvoltage ruggedness test circuit for       Fig. 4: Current and Voltage of the ACSTM during
resistive and inductive loads according to
IEC61000-4-5 standard.                                IEC61000-4-5 standard test with R = 150, L = 5H
R = 150, L = 5H, VPP = 2kV.                          & VPP = 2kV.

                     R  L

    SURGE VOLTAGE                       G  OUT
AC LINE & GENERATOR                           ACS302
                     VAC + VPP
                                           COM

4/8
                                                                                                                                              ACS302-5T3

Fig. 5: Maximum power dissipation versus RMS                                  Fig. 6: RMS on-state current versus ambient
on-state current (per switch).                                                temperature.

      P(W)                                                                          IT(RMS)(A)
0.20                                                                          0.45

0.18     = 180                                                                                         3 switches ON                          = 180
                                                                              0.40

0.16                                                                          0.35

0.14                                                                          0.30

0.12                                                                          0.25

0.10                                                                                                                 1 switch ON
                                                                              0.20

0.08

                                                                              0.15

0.06                                                  180

                                                                              0.10
                                                      
0.04

0.02                                      IT(RMS)(A)                          0.05                                         Tamb(C)

0.00                                                                          0.00        25                           50            75       100      125
                                                                                     0
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

Fig. 7: Relative variation of thermal impedance                               Fig. 8: Relative variation of gate trigger current
junction to ambient versus pulse duration .                                   versus junction temperature (typical value).

          K=[Zth(j-a) / Rth(j-a)]                                                  IGT [Tj] / IGT [Tj=25C]
1.E+00                                                                        3.0

1.E-01           1 cell                                                       2.5
1.E-02                           3 cells
                                                                              2.0
1.E-03        1.E-03  1.E-02                   tp(s)
      1.E-04                              1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03  1.5

                                                                              1.0

                                                                              0.5
                                                                                                                              Tj(C)

                                                                              0.0
                                                                                  -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Fig. 9: Relative variation of holding and latching                            Fig. 10: Surge peak on-state current versus
current versus junction temperature (typical                                  number of cycles.
values).
                                                                                 ITSM(A)
     IL,IH [Tj] / IL,IH [Tj=25C]                                             8
2.0
                                                                              7
1.8
                                                                              6                                                               t=20ms
1.6                                                                                                                                            One cycle
                                                                              5                       Tj initial=25C
1.4                                                                                                   Non repetitive                                          1000

1.2                                                                           4

1.0                                                                           3           Tamb=25C

0.8                                                                                       Repetitive

0.6                                                                           2

0.4                                                                           1

0.2                                                                           0                           Number of cycles
                                                Tj(C)                           1
                                                                                                      10                                 100
0.0
    -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

                                                                                                                                                       5/8
ACS302-5T3

Fig. 11: Non-repetitive surge peak on-state                                                             Fig. 12: On-state characteristics (maximum
current for a sinusoidal pulse with width tp<10ms,                                                      values).
and corresponding value of I2t.
                                                                                                                ITM(A)
        ITSM(A),It(As)
100.0                                                                                                   10.00

         dI/dt limitation:                             Tj initial=25C                                   1.00
              20A/s                                  ITSM

10.0

1.0                                                                                                     0.10

0.1                                                                                     It                                             Tj max.
   0.01                                                                                                                              Vto = 0.85 V
                                          tp(ms)
                                                                                                                             VTM(V)  Rd = 400 m

                            0.10              1.00                                           10.00      0.01

                                                                                                              0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

Fig. 13: Relative variation of critical (dI/dt)c versus
junction temperature .

     (dI/dt)c [Tj] / (dI/dt)c [Tj=110C]
3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

                                  Tj(C)

0.0

     0   20                 40            60  80      100                                    120

ORDERING INFORMATION

                      ACS 3 02 - 5 T 3

                                                AC                                              ITRMS      VDRM   Package:
                                              Switch                                         xx = x.xA  y = y00V  3 = SO-20

                                                      Switch                                                     Gate
                                                      Number                                                  Sensitivity
                                                                                                               T = 5mA

6/8
                                                                                                                           ACS302-5T3

PACKAGE OUTLINE MECHANICAL DATA
SO-20

                                                                                                              DIMENSIONS

                                                                                             REF. Millimeters              Inches

   D                                                                                  hx45

                                                                                                Min. Typ. Max. Min. Typ. Max.

                         A                                                                   A 2.35           2.65 0.092           0.104

B                    A1     K

                  e            L                                                      C      A1 0.10          0.20 0.004           0.008

                                                                                             B 0.33           0.51 0.013           0.020

                                                                                             C 0.23           0.32 0.009           0.013
                                                                                             D 12.6           13.0 0.484           0.512

                     EH                                                                      E 7.40           7.60 0.291           0.299

                                                                                             e          1.27               0.050

                                                                                             H 10.0           10.65 0.394          0.419

                                                                                             h 0.25           0.75 0.010           0.029
                                                                                             L 0.50           1.27 0.020           0.050

                                                                                             K                 8 (max)

FOOT PRINT DIMENSIONS (in millimeters)

                                                       11.2
                                                                                0.6

                                                        8.5

                                                                                1.27

OTHER INFORMATION

   Ordering type     Marking      Package                                                       Weight        Base qty     Delivery mode
                                   SO-20                                                         0.55g            40             Tube
   ACS302-5T3        ACS302

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implication or otherwise under any patent or patent rights of STMicroelectronics. Specifications mentioned in this publication are subject to
change without notice. This publication supersedes and replaces all information previously supplied.
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proval of STMicroelectronics.

                                       The ST logo is a registered trademark of STMicroelectronics

                                     2003 STMicroelectronics - Printed in Italy - All rights reserved.

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                         Hong Kong - India - Israel - Italy - Japan - Malaysia - Malta - Morocco - Singapore
                                     Spain - Sweden - Switzerland - United Kingdom - United States.

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                                                                                                                                                           7/8
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