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IC-MFN

器件型号:IC-MFN
厂商名称:iC-Haus GmbH
厂商官网:http://www.ichaus.biz
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器件描述

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

IC-MFN器件文档内容

iC-MFN                                                                                     Rev A2, Page 1/13
                                                                  APPLICATIONS
8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER                                     o Operation of N-FETs from 1.8 V,

FEATURES                                                             2.5 V, 3.3 V or 5 V systems
o 8-fold level shift up to 40 V output voltage
o Inputs compatible with TTL and CMOS levels, 40 V voltage        PACKAGES

    proof
o Level shift configurable to 5 V, 10 V or supply voltage
o Short-circuit-proof push-pull current sources for driving FETs

    slowly
o Safe low output state with single errors
o Ground and supply voltage monitor
o Status output for error and system diagnostics
o Temperature range from -40 to 125 C
o Protective ESD circuitry

                                                                         QFN24

BLOCK DIAGRAM

                          iC-MFN                                  OUT1
                                                                  OUT2
                             IN1                                  OUT3
                             IN2                                  OUT4
                             IN3                                  OUT5
                             IN4                                  OUT6
                             IN5                                  OUT7
                             IN6                                  OUT8
                             IN7
                             IN8                                  NOK
                             EN5
                             EN10                                 GNDR
                             ENFS                                   GND

                          VBR

                                           Supply, Ground and

                          VB       Temperature Monitor

Copyright 2007 iC-Haus                                                 http://www.ichaus.com
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                        Rev A2, Page 2/13

DESCRIPTION

iC-MFN is a monolithically integrated, 8-channel level  puts to be actively tied to GND via the lowside tran-
adjustment device which drives N-channel FETs.          sistors. If the ground potential ceases to be applied
The internal circuit blocks have been designed in       to GND, the outputs are tied to GNDR by pull-down
such a way that with single errors, such as open        resistors.
pins (VB, VBR, GND, GNDR) or the short-circuiting
of two outputs, iC-MFN's output stages switch to a      If the connection between the ground potential and
predefined, safe low state. Externally connected N-     the GND pin is disrupted, the highside and lowside
channel FET are thus shut down safely in the event      transistors of the output stages are shut down and
of a single error.                                      the outputs tied to GNDR via the pull-down resistors.
                                                        If on the other hand the connection between ground
The inputs of the eight channels consist of a Schmitt   potential and the GNDR pin is disrupted, only the
trigger with a pull-down current source and are com-    output stage highside transistors are shut down; the
patible with TTL and CMOS levels and are voltage-       outputs are then actively tied to GND via the lowside
proof up to 40 V. The eight channels have a current-    transistors.
limited push-pull output stage and a pull-down resis-
tor at the output. The hi-level at one of the inputs    Pull-down currents provide the safe lo-level at open
EN5, EN10 or ENFS defines the output hi-level and       inputs IN1. . . 8, EN5, EN10 and ENFS. The pull-
enables the outputs. The output hi-level is disabled    down currents have two stages in order to minimize
with the lo-level at all inputs EN5, EN10 and ENFS or   power dissipation with enhanced noise immunity.
with the hi-level at more than one input.
                                                        The status of the device is indicated with the Open-
iC-MFN monitors the supply voltage at VB and VBR        Drain pin NOK and can be used for system diagnos-
pin and the voltages at the two ground pins GND and     tics.
GNDR. Both power supply pins VB and VBR and
both pins GND and GNDR must be connected to-            Temperature monitoring protects the device from too
gether externally in order to guarantee the safe low    high power dissipation.
state of the output stages in the event of error.
                                                        The device is protected against destruction by ESD.
Should the supply voltage at VB undershoot a prede-
fined threshold, the voltage monitor causes the out-
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                        Rev A2, Page 3/13

PACKAGES QFN24 4 mm x 4 mm to JEDEC

PIN CONFIGURATION QFN24                  PIN FUNCTIONS
(top view)                               No. Name Function

                                         1 OUT1 Output channel 1

   24  23  22   21       20  19          2 VB Supply Voltage

                                         3 VBR Supply Voltage (R)

                                         4 EN5 Enable input hi-level = 5V

1                                    18  5 EN10 Enable input hi-level = 10V

                                         6 IN1 Input channel 1

2                                    17  7 IN2 Input channel 2

                                         8 IN3 Input channel 3

3                                    16  9 IN4 Input channel 4

              MFN                        10 IN5 Input channel 5

4                                    15  11 IN6 Input channel 6

                code...                         12 IN7 Input channel 7

5          ...                       14

                                                13 IN8 Input channel 8

6                                    13  14 NOK Output inverted status

                                         15 ENFS Enable input full scale hi-level = VB

                                         16 GNDR Ground (R)

   7   8   9    10       11  12          17 GND Ground

                                         18 OUT8 Output channel 8

                                         19 OUT7 Output channel 7

                                         20 OUT6 Output channel 6

                                         21 OUT5 Output channel 5

                                         22 OUT4 Output channel 4

                                         23 OUT3 Output channel 3

                                         24 OUT2 Output channel 2

                                         TP TP Thermal-Pad

The Thermal Pad is to be connected to a ground plane on the PCB. Connections between GND, GNDR
and the ground plane should be conciled to system FMEA aspects.
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                                                        Rev A2, Page 4/13

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Beyond these values damage may occur; device operation is not guaranteed.

Item Symbol Parameter                            Conditions                                                           Unit
No.                                                                                                      Max.
                                                                                                   Min.
G001 VB, VBR Supply Voltage                                                                        -0.3  40   V
                                                                                                   -0.3
G002 V()    Voltage at OUT1...8, NOK                                                               -0.3  40   V
                                                                                                   -0.3
G003 V()    Voltage at IN1...8, EN5, EN10, ENFS                                                    -0.3  40   V
                                                                                                   -0.3
G004 V(GNDR) Voltage at GNDR referenced to GND                                                     -0.3  0.3  V
                                                                                                   -10
G005 V(GND) Voltage at GND referenced to GNDR                                                            0.3  V
                                                                                                   -10
G006 V(VBR) Voltage at VBR referenced to VB                                                        -80   0.3  V

G007 V(VB)  Voltage at VB referenced to VBR                                                        -40   0.3  V
                                                                                                   -55
G008 Imx()  Current in OUT1...8, NOK, IN1...8,                                                           10   mA
            EN5, EN10, ENFS

G009 Imx()  Current in VB, VBR                                                                           80   mA

G010 Imx()  Current in GND, GNDR                                                                         10   mA

G011 Vd()   ESD susceptibility at all pins       HBM 100 pF discharged through 1.5 k                     2    kV

G012 Tj     Operating Junction Temperature                                                               140  C

G013 Ts     Storage Temperature Range                                                                    125  C

THERMAL DATA

Operating Conditions: VB = VBR = 4.5. . . 40 V, GND = GNDR = 0 V

Item Symbol Parameter                            Conditions                                                                       Unit
No.                                                                                                Min. Typ. Max.

T01 Ta      Operating Ambient Temperature Range                                                    -40   125 C

T02 Rthja   Thermal Resistance Chip/Ambient SMD assembly, no additional cooling areas.                   75 K/W

All voltages are referenced to ground unless otherwise stated.
All currents into the device pins are positive; all currents out of the device pins are negative.
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                                                             Rev A2, Page 5/13

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Operating Conditions: VB = VBR = 4.5. . . 40 V, GND = GNDR = 0 V, Tj = -40...125 C unless otherwise stated

Item Symbol Parameter                       Conditions                            Tj Fig.                               Unit
No.
                                                                                  C       Min. Typ. Max.

Total Device

001 VB        Permissible Supply Voltage                                                   4.5                    40    V

002 I(VB)     Supply Current in VB          No load, EN5 = lo,EN10 = lo,                   1.2                    3.6 mA
                                            ENFS = lo

003 I(VB)     Supply Current in VB          No load, EN5 = hi,EN10 = lo,                   3.2                    6.6 mA
                                            ENFS = lo, IN1. . . 8 = hi,
                                            VB = 8. . . 40 V

004 I(VB)     Supply Current in VB          No load, EN5 = lo, EN10 = hi,                  3.2                    6.8 mA
                                            ENFS = lo, IN1. . . 8 = hi,
                                            VB = 13. . . 40 V

005 I(VB)     Supply Current in VB          No load, EN5 = lo, EN10 = lo,                  1.3                    6.6 mA
                                            ENFS = hi, IN1. . . 8 = hi,
                                            VB = 4.5. . . 40 V

006 I(VBR) Supply Current in VBR                                                                             tbd        mA

007 I(GND) Current in GND                   No load                                        -7                           mA

008 I(GNDR) Current in GNDR                 No load, all OUTx = hi                                           tbd        mA

Current Driver OUT1...8

101 Vc(OUTx)hi Clamp Voltage hi             I() = 10 mA                                    42                     60    V

102 Vc(OUTx)lo Clamp Voltage lo referenced to I() = -10 mA                                 -2                     -0.4  V
                        the lower voltage of GND, GNDR

103 Vs(OUTx)hi Saturation Voltage hi referenced Vs()hi = VB V(), INx = hi,

              to VB                         ENFS = hi;                                                            0.2   V

                                            I() = -0.5 mA                                                         0.8   V

                                            I() = -2 mA

104 Vs(OUTx)lo Saturation Voltage lo referenced I() = 0.5 mA                                                      0.2   V

              to GND                        I() = 2 mA                                                            0.8   V

105 Vr(OUTx) Output Voltage regulated, no load EN5 = hi, INx = hi,                         4.7               5    5.3   V
                                                                      I() = 0 mA

106 Vr(OUTx) Output Voltage regulated, no load EN10 = hi, INx = hi,                        9.4               10 10.6    V
                                                                      I() = 0 mA

107 Ri(OUTx) Output Resistance              EN10 = hi or EN5 = hi, INx = hi,
                                            I() = 2 mA
                                                                                           100                    500   

108 Vl(OUTx) Output Voltage                 I(OUTx) = 2 A, GND open                                              600 mV

109 Ipd(OUTx) Pull-Down Current             V(OUTx) = 1 V, GND open                        30                     120 A

110 Rpd(OUTx) Pull-Down Resistor at OUTx    VB, VBR, V(OUTX) = 10 V, GND                   50                     300 k
                        referenced to GNDR  open

111 Rpd(OUTx) Pull-Down Resistor at OUTx    VB, VBR, V(OUTX) = 40 V, GND                   100                    600 k
                        referenced to GNDR  open

112 Isc(OUTx)lo Short circuit current lo    V() = 0.8 V...VB                               2                 3.6  10    mA

113 Isc(OUTx)hi Short circuit current hi    V() = 0...VB 0.8 V                           -10               -3   -2    mA

114 Vsh(OUTx) Output Voltage at short circuit of EN5 = hi,                                                        1     V

              two outputs                   At two different input signals hi

                                            and lo

115 Vsh(OUTx) Output Voltage at short circuit of EN10 = hi oder ENFS = hi,                                        1.3   V

              two outputs                   At two different input signals hi

                                            and lo

116 Vt(OUTx)hi Threshold Voltage hi monitoring Vt() = Vr() V() or                        0.8                          V

              comparator                    Vt() = VB V()

117 Vt(OUTx)lo Threshold Voltage lo monitoring Vt() = Vr() V() or                                               2.2   V

              comparator                    Vt() = VB V()

118 Vt()hys Hysteresis                      Vt()hys = Vt()lo Vt()hi                      50                     300 mV
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                                                             Rev A2, Page 6/13

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Operating Conditions: VB = VBR = 4.5. . . 40 V, GND = GNDR = 0 V, Tj = -40...125 C unless otherwise stated

Item Symbol Parameter                    Conditions                         Tj Fig.                                    Unit
No.
                                                                            C       Min. Typ. Max.

Input IN1...8, EN5, EN10, ENFS

201 Vc()hi  Clamp Voltage hi             I() = 10 mA                                 42                          60    V

202 Vc()lo  Clamp Voltage lo referenced to I() = -10 mA                              -2                          -0.4  V
            the lower voltage of GND, GNDR

203 Vt()hi  Threshold Voltage hi                                                     1.15                        1.4   V

204 Vt()lo  Threshold Voltage lo                                                     0.8                         1.05  V

205 Vt()hys Input Hysteresis             Vt()hys = Vt()hi Vt()lo                   200                         400 mV

206 Ipd1()  Pull-Down Current 1          0.4 V < V() < Vt()hi                   5    75 225 350 A

207 Ipd2()  Pull-Down Current 2          V() > 1.4 V                            5    20                      45  70    A

208 Cin()   Input Capacitance                                                                                    20    pF

209 Il()    Leakage Current              VB, VBR = 0 V, V() = 0..40 V                -10                         10    A

Supply and Temperature Monitor

301 VBon    Turn-On Threshold VB                                                     3.8                         4.3   V

302 VBoff   Turn-Off Threshold VB        Decreasing voltage VB                       3.4                         4.0   V

303 VBhys   Hysteresis                   VBhys = VBon VBoff                        200                               mV

304 Toff    Turn-Off Temperature         Increasing temperature                      145 160 180 C

305 Ton     Turn-On temperature          Decreasing temperature                      130 147 170 C

306 Thys    Hysteresis                   Thys = Toff Ton                                                   13        C

Ground Monitor GND, GNDR

401 Vt()hi  Threshold Voltage hi GND     Referenced to GNDR                                                      270 mV
            Monitor

402 Vt()lo  Threshold Voltage lo GND     Referenced to GNDR                          50                                mV
            Monitor

403 Vt()hys Hysteresis                   Vt()hys = Vt()hi Vt()lo                   5                           100 mV

404 Vt()hi  Threshold Voltage hi GNDR    Referenced to GND                                                       270 mV
            Monitor

405 Vt()lo  Threshold Voltage lo GNDR    Referenced to GND                           50                                mV
            Monitor

406 Vt()hys Hysteresis                   Vt()hys = Vt()hi Vt()lo                   5                           100 mV

407 Vc()hi  Clamp Voltage GNDR hi        I() = 1 mA                                  0.4                         2     V
            referenced to GND

408 Vc()lo  Clamp Voltage GNDR lo        I() = -1 mA                                 -2                          -0.4  V
            referenced to GND

Status Output NOK

501 Vc(NOK)hi Clamp Voltage hi           I() = 10 mA                                 42                          60    V

502 Vc(NOK)lo Clamp Voltage lo referenced to I() = -10 mA                            -2                          -0.4  V
                        the lower voltage of GND, GNDR

503 Il(NOK) Leakage Current              GND < V(NOK) < VB                           -20                         20    A

504 Vs(NOK)lo Saturation Voltage lo referenced I() = 0.5 mA                                                      0.2   V

            to GND                       I() = 2 mA                                                              0.8   V

505 Isc(NOK)lo Short circuit current lo  V() = 0.8 V...VB                            2                       3   10    mA

Supply Monitor VB, VBR

601 Vt(VB)hi Threshold Voltage hi VB Monitor Referenced to VBR                                                   270 mV

602 Vt(VB)lo Threshold Voltage lo VB Monitor Referenced to VBR                       50                                mV

603 Vt(VB)hys Hysteresis                 Vt()hys = Vt()hi Vt()lo                   5                           100 mV

604 Vt(VBR)hi Threshold Voltage hi VBR   Referenced to VB                                                        270 mV
                        Monitor

605 Vt(VBR)lo Threshold Voltage lo VBR   Referenced to VB                            50

            Monitor

606 Vt(VBR)hys Hysteresis                Vt()hys = Vt()hi Vt()lo                   5                           100 mV

607 Vc(VBR)hi Clamp Voltage hi           I() = 1 mA, Vc() = V(VBR) - V(VB)           0.4                         2     V

608 Vc(VBR)lo Clamp Voltage lo           I() = -1 mA, Vc() = V(VBR) -                -2                          -0.4  V
                                         V(VB)
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                                                             Rev A2, Page 7/13

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Operating Conditions: VB = VBR = 4.5. . . 40 V, GND = GNDR = 0 V, Tj = -40...125 C unless otherwise stated

Item Symbol Parameter                    Conditions                    Tj Fig.                                           Unit
No.
                                                                       C       Min.                         Typ.  Max.  mV
                                                                                                                    -60  mV
Testmode EN5, EN10, ENFS                                                                                           160   mV
                                                                                                                    1.1   s
701 Vt()hi  Threshold Voltage hi disable test EN5 = EN10 = ENFS                                                     2.4
                                                                                                                    3.7   s
702 Vt()lo  Threshold Voltage lo enable test EN5 = EN10 = ENFS                  -320                                8.1
                                                                                                                    1.6   s
703 Vt()hys Hysteresis                   Vt()hys = Vt()hi Vt()lo              50                                  4.1
                                                                                                                    7.1   s
Timing                                                                                                              16
                                                                                                                    3.1   s
901 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN5}lo  hi)  90 %OUTx       1 0.45                                   9.8
                        INx, EN5  OUTx   ({INx,EN5}hi  lo)  10 %OUTx                                               16.7   s
                                         CLoad() = 100 pF                                                           35
                                                                                                                    18    s
902 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN5}lo  hi)  90 %OUTx       1    1.3                                 4.5
                        INx, EN5  OUTx   ({INx,EN5}hi  lo)  10 %OUTx                                                2.5   s
                                         CLoad() = 1 nF                                                             1.2
                                                                                                                          s
903 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN5}lo  hi)  90 %OUTx       1    2.2
                        INx, EN5  OUTx   ({INx,EN5}hi  lo)  10 %OUTx                                                      s
                                         CLoad() = 2 nF
                                                                                                                          s
904 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN5}lo  hi)  90 %OUTx       1    5
                        INx, EN5  OUTx   ({INx,EN5}hi  lo)  10 %OUTx                                                      s
                                         CLoad() = 5 nF
                                                                                                                         V/s
905 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN10}lo  hi)  90 %OUTx      1    0.7                                      V/s
                        INx, EN10  OUTx  ({INx,EN10}hi  lo)  10 %OUTx                                                    V/s
                                         CLoad() = 100 pF                                                                V/s

906 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN10}lo  hi)  90 %OUTx      1    2.3
                        INx, EN10  OUTx  ({INx,EN10}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 1 nF

907 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN10}lo  hi)  90 %OUTx      1    3.9
                        INx, EN10  OUTx  ({INx,EN10}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 2 nF

908 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,EN10}lo  hi)  90 %OUTx      1    9
                        INx, EN10  OUTx  ({INx,EN10}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 5 nF

909 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,ENFS}lo  hi)  90 %OUTx      1    1.4
                        INx, ENFS  OUTx  ({INx,ENFS}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 100 pF

910 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,ENFS}lo  hi)  90 %OUTx      1    5.2
                        INx, ENFS  OUTx  ({INx,ENFS}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 1 nF

911 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,ENFS}lo  hi)  90 %OUTx      1    9.2
                        INx, ENFS  OUTx  ({INx,ENFS}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 2 nF

912 tp(OUTx) Propagation delay           ({INx,ENFS}lo  hi)  90 %OUTx      1    20
                        INx, ENFS  OUTx  ({INx,ENFS}hi  lo)  10 %OUTx
                                         CLoad() = 5 nF

913 dV()/dt Slew rate                    VB = 24 V, CLoad() = 100 pF            7

914 dV()/dt Slew rate                    VB = 24 V, CLoad() = 1 nF              2.2

915 dV()/dt Slew rate                    VB = 24 V, CLoad() = 2 nF              1.2

916 dV()/dt Slew rate                    VB = 24 V, CLoad() = 5 nF              0.5
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

ELECTRICAL CHARACTERISTICS: Diagrams                                                                                 Rev A2, Page 8/13

                                                                      V(INx, EN5, EN10, ENFS)            t
                                                                                                         t
Vt()hi

Vt()lo
     0

             V(OUTx)

V()hi
90%

10%
   0

                      tp(OUTx)                                                                 tp(OUTx)

                      Figure 1: Propagation delays
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

                                                                                                      Rev A2, Page 9/13

DESCRIPTION OF FUNCTIONS

Hi-level output configuration                                                    I(OUTx)
The device iC-MFN has three adjustable hi-levels for                                 [mA]
driving N-channel fets. The configured hi-level is com-                                 3.6
mon to all outputs OUTx and the maxmimum level is
the power supply VB potential. The hi-level configura-                                       165
tion inputs are used simultaneous for enabling the hi-
level at the outputs OUTx. The hi-level at exactly one                                                           V(OUTx)-Vr(OUTx)
input EN5, EN10 or ENFS configure the voltage of hi-
level and enable the outputs. If more than one of these   -2.5  -2  -1.5     -1  -0.5        0.5   1     1.5  2  2.5 [V]
inputs have hi-level the outputs remains disabled. The
hi-level 5 V (configured with EN5 = hi) and 10 V (con-                                                                                                         -3
figured with EN10 = hi) are internally generated by a
voltage reference and regulated. The hi-level VB (con-     Figure 3: Output characteristic of the regulated
figured with ENFS = hi) is an unregulated connection                    push-pull-output at OUTx
to VB. In this case the voltage swing depends directly
from the power supply VB.                                 Output characteristic of the lowside transistor
                                                          The lowside output transistors at the eight channels
Output characteristics of the highside transistor         demonstrate a resistive behavior with low voltage
The highside output transistors at the eight channels     V(OUTx) and behave as a current sink with finite out-
demonstrate a resistive behavior with low voltage (VB     put resistance with higher voltages.
V(OUTx)) and behave as a current source with finite
output resistance with higher voltages.                      I(OUTx)
                                                                 [mA]

                                                                    3.6

                                                                    400

I(OUTx)                      VB - V(OUTx)
    [mA]

                                                                                                                 V(OUTx)

          1     2  3      4  5  [V]                                       1            2     3        4          5 [V]

          -400                                            Figure 4: Output characteristic of the lowside tran-
                                                                      sistor at OUTx

        -3                                                Status output NOK
                                                          The status output NOK is a current limited 40 V proof
Figure 2: Output characteristic of the highside tran-     open-drain output. The output transistor is switched
            sistor at OUTx                                on if the hi-level of the outputs OUTx are enabled with
                                                          exactly one pin ENx, the outputs have reached the volt-
                                                          age levels defined by the inputs INx, the power supply
                                                          voltage is above the power-on threshold, the tempera-
                                                          ture is below the switch off temperature and all power
                                                          supply pins are connected.

Output characteristic of the regulated push-pull-
output at OUTx
The hi-level 5 V and 10 V is generated with a regulated
push-pull output and demonstrate a resistive behav-
ior with low voltage changes and behave as a current
source with finite output resistance with higher voltage
changes.
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

Pull-down currents                                             Ipd()                           Rev A2, Page 10/13
In order to enhance noise immunity with limited power         Ipd1()
dissipation at inputs INx, EN5, EN10 and ENFS the                                       V() increasing
pull-down currents at these pins have two stages. With
a rise in voltage at input pins INx, EN5, EN10 und            Ipd2()
ENFS the pull-down current remains high until Vt()hi
(Electrical Characteristics No. 203); above this thresh-                                V() decreasing
old the device switches to a lower pull-down current.
If the voltage falls below Vt()lo (Electrical Character-                        Vt()lo                                                        Vt()hi         V()
istics No. 204), the device switches back to a higher
pull-down current.                                            Figure 5: Pull-down currents at INx, EN5, EN10 and
                                                                          ENFS

DETECTING SINGLE ERRORS

If single errors are detected, safety-relevant applica-       I(OUTx)
tions require externally connected switching transistors          [mA]
to be specifically shut down. Single errors can occur
when a pin is open (due to a disconnected bonding                    3.6
wire or a bad solder connection, for example) or when
two pins are short-circuited.                                             400

When two output of different logic levels are short-                                                                                                  V(OUTx)
circuited, the driving capability of the lowside driver will
predominate, keeping the connected N-channel FETs                            1  2       3                                                  4          5 [V]
in a safe shutdown state.
                                                              Figure 6: Output characeristics at OUTx with loss of
With open pins VB, VBR, GND or GNDR iC-MFN                                VB, VBR or GNDR
switches the output stages to a safe, predefined low
state via pull-down resistors and current sources at          Loss of GND potential
the outputs, subsequently shutting down any externally        If ground potential is not longer applied to GND, the
connected N-channel FETs.                                     output stages are shut down and the outputs tied to
                                                              GNDR via current sources and internal pull-down re-
Loss of VB potential                                          sistors with a typical value of 200 k.
If power supply potential is no longer applied to the VB-
pin, the output stage highside drivers are shut down             I(OUTx)
and the outputs actively tied to GND via the lowside              [A]
drivers.
                                                                                                                                    200 k
Loss of VBR potential                                         80
If power supply potential is no longer applied to the
VBR-pin, the output stage highside drivers are shut
down and the outputs actively tied to GND via the low-
side drivers.

Loss of GNDR potential                                                                                                                                V(OUTx)
If ground potential is no longer applied to the GNDR-
pin, the output stage highside drivers are shut down                      1     2       3                                                  4          5 [V]
and the outputs actively tied to GND via the lowside
drivers.                                                      Figure 7: Output characeristics at OUTx with loss of
                                                                          GND
iC-MFN                                                                                                                                                                  Rev A2, Page 11/13

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER                                                                                               tt0..t1 [s]     =  Ciss @(Vds  =  hi)       Vth (FET )  (1)
                                                                                                                                                                        -Isc(OUTx)hi
APPLICATION NOTES

Driving an N-channel MOSFET
One typical field of application for iC-MFN is in the op-
eration of N-FETs with microprocessor output signals,
as shown in Figure 8.

                  3.3V                             iC-MFN                               OUT1       VB                                                                      VB
                                                                                        OUT2                                 tt1..t2 [s] = Crss@(Vds = hi) -Isc(OUTx)hi (2)
Microcontroller                                       IN1                               OUT3             RL
                                                      IN2                               OUT4                             VD
                                           VB         IN3                               OUT5
                                                      IN4                               OUT6                                 tt2..t3 [s]  =  Ciss @(Vds  =  lo)    Vr(OUTx) - Vth(FET)
                                                      IN5                               OUT7                                                                              -Isc(OUTx)hi
                                                      IN6                               OUT8
                                                      IN7                                                                                                                              (3)
                                                      IN8                               NOK
                                                      EN5
                                                      EN10                              GNDR
                                                      ENFS                                GND

                                                   VBR
                                                                    Supply, Ground and

                                                   VB       Temperature Monitor

                                                                                                                                                 ton = tt0..t1 + tt1..t2 + tt2..t3     (4)

Figure 8: Driving an N-channel MOSFET                                                                                        Ciss = Cgs + Cgd = voltage dependent gate-source and
                                                                                                                             gate-drain capacitor [nF]
Slowly switching of a transistor is done with a current                                                                      Crss = Cgd = voltage dependent gate-drain capacitor
limited driver. Figure 9 shows the different phases of                                                                       [nF]
a turn on process with resitive load. In Section t0 to                                                                       Isc(OUTx)lo = short circuit current lo at OUTx [mA]
t1 the gate of the transistors is loaded to the threshold                                                                    tt0..t1 = dead time [s]
voltage Vth(FET) and is a dead time. In section t1 to t2                                                                     tt1..t2 = slope time at drain (Miller-Plateau) [s]
the gate voltage keeps nearly constant (miller-plateau)                                                                      tt2..t3 = time to reach static gate voltage [s]
during the drain voltage slope. The slew rate depends                                                                        ton = overall turn on time [s]
on the current of the driver and the gate-drain capaci-                                                                      VB = power supply VB [V]
tor of the transistor. In section t2 to t3 the gate voltage                                                                  Vr(OUTx) = configured static turn on voltage at OUTx
reach the static value. The transistor thus goes low                                                                         [V]
ohmic and minimizes the power dissipation. The equa-                                                                         Vth(FET) = threshold of the transistor [V]
tions 1 to 4 are simplified and give an estimation of the
timing on the basis of data from the specifications of
the device iC-MFN and the used transistor. The turn off
looks similar to the turn on but with reverse run trough.

                 V(OUTx)
      Vr()

Vth(FET)

                                                                                                                          t
                 VD
         VB

                                                                                                   t

t0                                             t1           t2                                 t3

    Figure 9: On switching of a transistor
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

Example                                                                                             Rev A2, Page 12/13
Turn on calculation with following estimations:
Ciss@(Vds = 24 V ) = 1.5 nF                              INx
Ciss@(Vds = 1 V ) = 3 nF
Crss@(Vds = 24 V ) = 0.3 nF                              V(OUTx)
Isc(OUTx)hi = -4 mA                                      VD
VB = 24 V                                                 V(NOK)
Vr(OUTx) = 10 V                                           t
Vth(FET) = 3 V
From this follows:                                         Figure 10: Turn on and off one channel with INx
tt0..t1 = 1.13 s
tt1..t2 = 1.8 s
tt2..t3 = 5.25 s
ton = 8.18 s
The slew rate at the drain of transistor is: 13.3 V/s

Figure 10 shows the turn on and off at one channel       Figure 11: Circuit diagram one channel with moni-
with pin INx. The pulse duration at pin NOK, especially                toring comparator
at turn on, can be used for monitoring the connected
transistor and the load.

This specification is for a newly developed product. iC-Haus therefore reserves the right to change or update, without notice, any information contained herein,
design and specification; and to discontinue or limit production or distribution of any product versions. Please contact iC-Haus to ascertain the current data.
Copying even as an excerpt is only permitted with iC-Haus approval in writing and precise reference to source.
iC-Haus does not warrant the accuracy, completeness or timeliness of the specification on this site and does not assume liability for any errors or omissions
in the materials. The data specified is intended solely for the purpose of product description. No representations or warranties, either express or implied, of
merchantability, fitness for a particular purpose or of any other nature are made hereunder with respect to information/specification or the products to which
information refers and no guarantee with respect to compliance to the intended use is given. In particular, this also applies to the stated possible applications or
areas of applications of the product.
iC-Haus conveys no patent, copyright, mask work right or other trade mark right to this product. iC-Haus assumes no liability for any patent and/or other trade
mark rights of a third party resulting from processing or handling of the product and/or any other use of the product.
iC-MFN

8-FOLD FAIL-SAFE N-FET DRIVER

ORDERING INFORMATION  Package                                       Rev A2, Page 13/13
                      QFN24 4 mm
Type                              Order Designation
iC-MFN                            iC-MFN QFN24

For technical support, information about prices and terms of delivery please contact:

iC-Haus GmbH          Tel.: +49 (61 35) 92 92-0
Am Kuemmerling 18     Fax: +49 (61 35) 92 92-192
D-55294 Bodenheim     Web: http://www.ichaus.com
GERMANY               E-Mail: sales@ichaus.com

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