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ACST8

器件型号:ACST8
厂商名称:STMICROELECTRONICS
厂商官网:http://www.st.com/
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器件描述

OVER VOLTAGE PROTECTED AC POWER SWITCH

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ACST8器件文档内容

                                                                            ACST8

        ASDTM                                       OVER VOLTAGE PROTECTED
(AC Switch Family)                                                AC POWER SWITCH

MAIN APPLICATIONS                                                                                    OUT

AC static switching in appliance & industrial                                                    G                                            G
    control systems                                                                         OUT                                           OUT
                                                                                     COM                                            COM
Washing machine with bi-rotational induction
    motor drive                                             TO-220FPAB                                     TO-220AB
                                                            ACST8-8CFP                                    ACST8-8CT
Induction motor drive for:
    - refrigerator / freezer compressor                                            OUT
    - air conditioning compressor
                                                                                           G
FEATURES
                                                                                COM
VDRM /VRRM = +/- 800V
Avalanche controlled device                                      D2PAK
IT(RMS) = 8A with TCASE = 90 C                               ACST8-8CG
High noise immunity: static dV/dt > 750 V/s
Gate triggering current : IGT < 30 mA              Table 1: Order Codes                                   Marking
Snubberless turn off commutation:                         Part Number                                    ACST88C
                                                           ACST8-8CFP
    (dI/dt)c > 4.5A/ms                                      ACST8-8CT
                                                            ACST8-8CG
BENEFITS
                                                    Figure 1: Functional Diagram
Enables equipment to meet EN61000-4-5                                                OUT
    standard
                                                            G
High off-state reliability with planar technology
Need no external overvoltage protection
Reduces the power component count

DESCRIPTION

The ACST8-8C belongs to the AC power switch
family built around the ASDTM technology. This
high performance device is adapted to home appli-
ances or industrial systems and drives an induc-
tion motor up to 8A.
This ACST switch embeds a triac structure with a
high voltage clamping device to absorb the induc-
tive turn off energy and withstand line transients
such as those described in the IEC61000-4-5
standards.

                                                                                                     COM

TM: ASD is a trademark of STMicroelectronics.       REV. 6                                                          1/10

November 2004
ACST8

Table 2: Absolute Ratings (limiting values)

Symbol                          Parameter                                                    Value Unit

          RMS on-state current full cycle sine  TO-220FPAB Tcase = 90C                           8
          wave 50 to 60 Hz
IT(RMS)                                         TO-220AB /                Tcase = 100C           8  A
                                                D2PAK

ITSM      Non repetitive surge peak on-state current                       tp = 20ms            80   A
I2t      Tj initial = 25C, full cycle sine wave                         tp = 16.7ms
          Thermal constraint for fuse selection                            tp = 10ms            85   A

                                                                                                35   A2s

dI/dt     Non repetitive on-state current critical rate of rise           Rate period > 1mn  100     A/s
          IG = 10mA (tr < 100ns)

VPP Non repetitive line peak pulse voltage                                note 1                  2  kV

Tstg Storage temperature range                                                               - 40 to + 150 C

      Tj Operating junction temperature range                                                - 40 to + 125 C

      Tl Maximum lead soldering temperature during 10s                                       260     C

Note 1: according to test described by IEC61000-4-5 standard & figure A.

Table 3: Gate Characteristics (maximum values)

Symbol                          Parameter                                                    Value   Unit

PG (AV)   Average gate power dissipation                                                     0.1     W
PGM      Peak gate power dissipation (tp = 20s)
  IGM     Peak gate current (tp = 20s)                                                      10      W

                                                                                             1       A

Table 4: Thermal Resistance

Symbol                          Parameter                                                    Value   Unit
                                                                                               60    C/W
Rth(j-a)  Junction to ambient                                             TO-220FPAB           45    C/W
                                                                          TO-220AB            3.5    C/W
Rth(j-a)                                                                                      2.5    C/W
Rth(j-c)  Junction to ambien (soldered on 1 cm2 copper pad) D2PAK

Rth(j-c)  Junction to case for full cycle sine wave conduction TO-220FPAB

          Junction to case for full cycle sine wave conduction            TO-220AB
                                                                          D2PAK

Table 5: Parameter Description

      Parameter Symbol                                Parameter description

          IGT           Gate triggering current

          VGT           Gate triggering voltage

          VGD           Non triggering voltage

          IH            Holding current

          IL            Latching current

          VTM           On state voltage

          VT0           On state characteristic threshold voltage

          Rd            On state characteristic dynamic resistance

         IDRM / IRRM    Forward or reverse leakage current

          dV/dt         Static pin OUT voltage rise

          (dI/dt)c      Turn off current rate of decay

          VCL           Avalanche voltage at turn off

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                                                                                            ACST8

Table 6: Electrical Characteristics per Switch
For either positive or negative polary of pin OUT voltage respect to pin COM voltage

Symbol                     Test conditions                     Values                       Unit

VDRM/     Repetitive peak off-state voltage              MAX.                         800     V
VRRM
          VOUT = 12V (DC) RL = 33             Tj = 25C  MAX.                          30    mA
  IGT                                         Tj = 25C  MAX.                          1.5    V
  VGT     VOUT = 12V (DC) RL = 33            Tj = 125C  MIN.                          0.2    V
VGD                                         Tj = 25C   MAX.                          40    mA
   IH     VOUT = VDRM RL = 3.3k              Tj = 25C   MAX.                          70    mA
                                             Tj = 25C   MAX.                          1.5    V
   IL     IOUT = 100mA Gate open             Tj = 125C  MAX.                         0.95    V
VTM                                         Tj = 125C  MAX.                          50    m
  VT0     IG = 20mA                          Tj = 25C   MAX.                          10    A
  Rd                                         Tj = 125C  MAX.                           1    mA
          IOUT = 11A       tp = 380s        Tj = 125C  MIN.                         750   V/s
IDRM /                                       Tj = 125C  MIN.                          4.5  A/ms
IRRM     VOUT = VDRM                        Tj = 25C   TYP.                         1200    V
          VOUT = VRRM
dV/dt
          VOUT = 550V gate open
(dI/dt)c
          Without snubber
  VCL
          ICL = 1mA        tp = 1ms

1. AC LINE SWITCH BASIC APPLICATION

The ACST8-8C device is especially designed to drive medium power induction motors in washing ma-
chines, refrigerators, dish washers, and tumble dryers.

Pin COM   : Common drive reference, to be connected to the power line neutral
Pin G     : Switch Gate input to be connected to the controller
Pin OUT   : Switch Output to be connected to the load

When driven from a low voltage controller, the ACST switch is triggered with a negative gate current flow-
ing out of the gate pin G. It can be driven by the controller through a resistor as shown on the typical appli-
cation diagram. In appliance systems, the ACST8-8C switch intends to drive medium power load in ON /
OFF full cycle or phase angle control mode.
Thanks to its thermal and turn-off commutation characteristics, the ACST8-8C switch is able to drive an
inductive load up to 8A without a turn-off aid snubber circuit.
In washing machine or drier appliances, the tumble rotates in both directions. When using bidirectional
phase shift induction motor, two switches are connected on each side of the phase shift capacitor: in
steady-state operation, one switch only conducts energising the coils and defining the tumble direction.

                                                                                            3/10
ACST8

Figure 2: Typical Application Diagram

                                                                                                                                                             OUT

                                                                                                                                                                            G
                                                                                                                                                           COM

                                                                         CONTROL
                                                                             UNIT

2. ROBUSTNESS AGAINST FAST CAPACITOR DISCHARGE
When parasitic transients or controller mis-operation occur, the blocked switch may turn on by spurious
switch firing. Since the phase shift capacitor is charged, its energy is instantaneously dissipated through
the two ACSTs which can be destroyed. To prevent such a failure, a resistive inductive circuit R-L is added
in series with the phase shift capacitor.
The dI/dt depends on the maximal voltage Vmax of the phase shift capacitor (700V on 240V mains appli-
cations), and on the inductance L:

-d---l = v---m----a---x
dt L

The total switch turn on di/dt is the sum of the di/dt created by any RC noise suppressor discharge and
the dI/dt created by the motor capacitor discharge.
Since the maximal dI/dt capability at turn-on of the ACST8 is 100A/s, the motor capacitor di/dt is assumed
to be less than 50A/s; therefore, the inductance should be 14H.
The resistor R limits the surge current through the ACST8 during the capacitor discharge according to the
specified curve ITSM = f (tp) as shown in figure 11 (to be issued), and 1.2 is low enough to limit the resistor
dissipation (usually less than 1 W).
Finally both the 14H inductance and the 1.2 resistance provide a safety margin of two on the surge cur-
rent ITSM described in figure 11.

                     M

      VAC                                  Fast capacitor discharge when
                                           one ACST switch turns on (T2)
               C     LR                    and the motor runs (T1 ON).

               700V

           T1

           ON                          T2

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                                                                                                                   ACST8

3. AC LINE TRANSIENT VOLTAGE RUGGEDNESS
The ACST8-8C switch is able to safely withstand the AC line transient voltages either by clamping the low
energy spikes or by breaking over under high energy shocks.
The test circuit in figure 3 is representative of the ACST application and is used to test the ACST switch
according to the IEC61000-4-5 standard conditions. Thanks to the load impedance, the ACST switch with-
stands voltage spikes up to 2 kV above the peak line voltage by breaking over safely. Such non repetitive
testing can be done 10 times on each AC line voltage polarity.

Figure 3: Overvoltage ruggedness test circuit for resistive and inductive loads according to
IEC61000-4-5 standard R = 47, L = 10H & VPP = 2kV

                                                                                                             R                 L

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

Figure 4: Maximum power dissipation versus                                                                      Figure 5: RMS on-state current versus case
RMS on-state current                                                                                            temperature

     P(W)                                                                                                         IT(RMS)(A)

11                                                                                                              9

10      =180                                                                                                                                                        TO-220AB/D2PAK

                                                                                                                8

9                                                                                                               7

                                                                                                                                                 TO-220FPAB

8

7                                                                                                               6

6                                                                                                               5

5                                                                                                               4

4                                                                                                               3

3                                                                                    180                       2

2                                                                                       

                                                                                                                1       =180                    TC(C)

1                                                         IT(RMS)(A)

0                                                                                                               0

     0         1      2                                3   4              5  6       7                  8          0           25      50                75     100         125

Figure 6: RMS on-state current versus ambient                                                                   Figure 7: Relative variation of thermal
temperature                                                                                                     impedance versus pulse duration (TO-220FPAB)

    IT(RMS)(A)                                                                                                             K=[Zth/Rth]

3.0                                                                                                                1.E+00

                                                                                         =180                                                        Zth(j-c)
                                                                             Printed circuit board FR4
2.5
                                                                                 Natural convection
                                                D2PAK
                                                                                                                1.E-01
2.0

                                                                                                                                       Zth(j-a)

1.5     TO-220FPAB/TO-220AB

1.0                                                                                                             1.E-02

0.5

                                                           Tamb(C)                                                                              tp(C)         TO-220FPAB

0.0                                                                                                             1.E-03
                                                                                                                       1.E-03
     0            25                                   50             75        100                     125                    1.E-02  1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03

                                                                                                                                                                            5/10
ACST8

Figure 8: Relative variation of thermal                                   Figure 9: On-state characteristics (maximum
impedance versus pulse duration (TO-220AB /                               values)
D2PAK)
                                                                               Iout(A)
           K=[Zth/Rth]
                                                                          100
  1.E+00

                                  Zth(j-c)

                                                                                                        Tj=25C

                                                                                                                                    Tj=125C

1.E-01                                  Zth(j-a)                          10

                                     tp(C)               TO-220AB/D2PAK                                         tp(C)                         Tj max. :
                                                                                                                                              Vto = 0.95 V
                           1.E-01 1.E+00                  1.E+02 1.E+03                                                                       Rd = 50 m

1.E-02                                                                       1
       1.E-03
               1.E-02                             1.E+01                          0     1                    2   3            4               5                6

Figure 10: Surge peak on-state current versus                             Figure 11: Non repetitive surge peak on-state
number of cycles
                                                                          current for a sinusoidal pulse with width tp <
                                                                          10ms, and corresponding value of I2t

    ITSM(A)                                                                     ITSM(A), I2t (A2s)

90                                                                        1000
80
70                                                                                                                                            Tj initial=25C
60
50                     Non repetitive                     t=20ms
40                     Tj initial=25C
30                                                                                   dI/dt limitation:
20                                                                                       100A/s
10
                                                                                                                                                 ITSM
0
    1                                                                     100

               Repetitive                                                                                                                        I2t
               Tc=90C

                               Number of cycles                                                                  tp(ms)

                           10                     100             1000       10                         0.10                  1.00                             10.00
                                                                               0.01

Figure 12: Relative variation of gate trigger                             Figure 13: Relative variation of critical rate of
current, holding current and latching current                             decrease of main current versus reapplied dV/
versus junction temperature (typical values)                              dt (typical values)

      IGT, IH,IL[Tj/IGT, IH, IL[Tj=25C]                                       (dI/dt)c[(dV/dt)c] / Specified (dI/dt)c

  3.0                                                                        5

  2.5                                                                     4

                             IGT & IH                                     3

  2.0                                                                     2

  1.5                                                                     1

                          IL                                                                                     dV/dt(V/s)

  1.0                                                                     0

  0.5                                                                        0.1                        1.0                   10.0                          100.0

                                           Tj(C)

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

6/10
                                                                                                              ACST8

Figure 14: Relative variation of critical rate of                   Figure 15: Relative variation of static dV/dt
decrease of main current versus junction                            versus junction temperature
temperature
                                                                        dV/dt[Tj] / dV/dt[Tj=125C]
     (dI/dt)c[Tj] / (dI/dt)c[Tj=125C]
                                                                    3.5
   6

                                                                                                              Vout =550V

5                                                                   3.0

                                                                    2.5

4

                                                                    2.0

3

                                                                    1.5

2                                                                   1.0

1                                                                   0.5

                            Tj(C)                                  0.0             Tj(C)
                                                                         0
0

   0      25            50          75                100      125          25  50                   75  100              125

Figure 16: Surge peak on-state current versus
number of cycles

    Rth(j-a)(C/W)

80

70

60

50

40

30

20

10

                                  S(Cu)(cm)

0

    0  5            10  15  20                25  30       35  40

Figure 17: Ordering Information Scheme

                                                                         ACS T 8 - 8 C FP

                        AC Switch

                        Topology
                        T = Triac

                        RMS on-state current
                        8 = 8A

                        Repetitive peak off-state voltage
                        8 = 800V

                        Triggering gate current
                        C = 30mA

                        Package
                        FP = TO-220FPAB
                        CT = TO-220AB
                        CG = D2PAK

                                                                                                                          7/10
ACST8

Figure 18: TO-220AB Package Mechanical Data

                                                                                 DIMENSIONS

                                                                    REF.   Millimeters       Inches

                                                                      A    Min. Max. Min. Max.
                                                                      B
                          H2                          A               D    4.40  4.60 0.173 0.181
                         Dia                        C                 E
                                                                       F   1.23  1.32 0.048 0.051
L2                                                             L7     F1
          F2                  L5                                      F2   2.40  2.72 0.094 0.107
          F1                         L6              D                G
                                                                     G1    0.49  0.70 0.019 0.027
                   F          L9                    M                 H2
                   G1                L4                     E         L2   0.61  0.88 0.024 0.034
                                                                      L4
                          G                                           L5   1.14  1.70 0.044 0.066
                                                                      L6
                                                                      L7   1.14  1.70 0.044 0.066
                                                                      L9
                                                                      M    4.95  5.15 0.194 0.202
                                                                    Diam.
                                                                           2.40  2.70 0.094 0.106

                                                                           10    10.40 0.393 0.409

                                                                           16.4 typ.         0.645 typ.

                                                                           13            14  0.511 0.551

                                                                           2.65  2.95 0.104 0.116

                                                                           15.25 15.75 0.600 0.620

                                                                           6.20  6.60 0.244 0.259

                                                                           3.50  3.93 0.137 0.154

                                                                               2.6 typ.      0.102 typ.

                                                                           3.75  3.85 0.147 0.151

Figure 19: TO-220FPAB Package Mechanical Data

                                                                                 DIMENSIONS

                                                                    REF.   Millimeters       Inches

                                                 A                    A    Min. Max. Min. Max.
                                                                      B
           H                                     B                    D    4.4   4.6         0.173 0.181
                                                                      E
                                                                      F    2.5   2.7         0.098 0.106
                                                                     F1
                                                                     F2    2.5   2.75 0.098 0.108
                                                                      G
                                            Dia                      G1    0.45  0.70 0.018 0.027
                                  L6                                  H
                                                                     L2    0.75          1   0.030 0.039
                                  L5                                 L3
                                            D                        L4    1.15  1.70 0.045 0.067
                                                                     L5
       L2                   F1                                  L7   L6    1.15  1.70 0.045 0.067
L3                           F2                     E                L7
                                                                    Dia.   4.95  5.20 0.195 0.205
      L4                F
           G1                                                              2.4   2.7         0.094 0.106

              G                                                            10    10.4 0.393 0.409

                                                                               16 Typ.       0.63 Typ.

                                                                           28.6  30.6 1.126 1.205

                                                                           9.8   10.6 0.386 0.417

                                                                           2.9   3.6         0.114 0.142

                                                                           15.9  16.4 0.626 0.646

                                                                           9.00  9.30 0.354 0.366

                                                                           3.00  3.20 0.118 0.126

8/10
                                                                                                          ACST8

Figure 20: D2PAK Package Mechanical Data

                                                                                DIMENSIONS

                                                                    REF.  Millimeters                     Inches

                                                     A                A   Min. Max. Min. Max.
                                         C2                          A1
                         E                                           A2   4.40  4.60 0.173 0.181
       L2                                                             B
                                                                     B2   2.49  2.69 0.098 0.106
                                                                      C
                                                                     C2   0.03  0.23 0.001 0.009
                                                                      D
                                                            D         E   0.70  0.93 0.027 0.037
                                                                      G
L                                                                     L   1.14  1.70 0.045 0.067
     L3                                                              L2
                                                                     L3   0.45  0.60 0.017 0.024
                             A1                                       M
                  B2                                                  R   1.23  1.36 0.048 0.054
                   B
                                         C              R                 8.95  9.35 0.352 0.368
         G
                                                                          10.00 10.40 0.393 0.409

                                                                          4.88  5.28 0.192 0.208

                                            A2                            15.00 15.85 0.590 0.624

                                                                          1.27  1.40 0.050 0.055

                                         M*             V2                1.40  1.75 0.055 0.069

                                                                          2.40  3.20 0.094 0.126

                            * FLAT ZONE NO LESSTHAN 2mm                     0.40 typ.                     0.016 typ.

Figure 21: Foot Print Dimensions
(in millimeters)

                                   16.90

10.30                                                 5.08
                                            1.30

                                   3.70
         8.90

Table 7: Ordering Information

Part Number                 Marking                        Package  Weight      Base qty  Delivery mode
                                                        TO-220FPAB   2.4 g          50          Tube
ACST8-8CFP                                                           2.3 g          50          Tube
                                                         TO-220AB                   50          Tube
ACST8-8CT                   ACST88C                                  1.5 g         500
ACST8-8CG                                                   D2PAK                           Tape & reel

ACST8-8CG-TR

Epoxy meets UL94, V0

Table 8: Revision History

          Date                           Revision                                 Description of Changes
       Jan-2002                              4B             Last update.
                                                            TO-220AB and D2PAK packages added.
08-Nov-2004                              5                  Table 6 page 3 : IGT parameter added

24-Nov-2004                              6

                                                                                                                      9/10
ACST8

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