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IC-MFP

器件型号:IC-MFP
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 P-FET DRIVER

IC-MFP器件文档内容

iC-MFP                                                                                     Rev A2, Page 1/13
                                                                  APPLICATIONS
8-FOLD FAIL-SAFE P-FET DRIVER                                     o Operation of P-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 Voltage swing configurable to 5 V, 10 V or supply voltage
o Short-circuit-proof push-pull current sources for driving FETs

    slowly
o Safe high 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-MFP                                  NOUT1
                                                                  NOUT2
                            IN1                                   NOUT3
                            IN2                                   NOUT4
                            IN3                                   NOUT5
                            IN4                                   NOUT6
                            IN5                                   NOUT7
                            IN6                                   NOUT8
                            IN7
                            IN8                                     NOK
                            EN5
                            EN10                                   GNDR
                            ENFS                                     GND

                          VBR

                                           Supply, Ground and

                          VB      Temperature Monitor

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

8-FOLD FAIL-SAFE P-FET DRIVER

                                                          Rev A2, Page 2/13

DESCRIPTION

iC-MFP is a monolithically integrated, 8-channel          Should the supply voltage at VB undershoot a prede-
inverting level adjustment device which drives P-         fined threshold, the voltage monitor causes the out-
channel FETs. The internal circuit blocks have been       puts to be actively tied to VB via the highside transis-
designed in such a way that with single errors, such      tors. If the supply voltage ceases to be applied to VB,
as open pins (VB, VBR, GND, GNDR) or the short-           the outputs are tied to VBR by pull-up resistors.
circuiting of two outputs, iC-MFP's output stages
switch to a predefined, safe high state. Externally       If the connection between the ground potential and
connected P-channel FET are thus shut down safely         the GND or GNDR pin is disrupted, the highside tran-
in the event of a single error.                           sistors are activated.

The inputs of the eight channels consist of a Schmitt     Pull-down currents provide the safe lo-level at open
trigger with a pull-down current source and are com-      inputs IN1. . . 8, EN5, EN10 and ENFS. The pull-
patible with TTL and CMOS levels and are voltage-         down currents have two stages in order to minimize
proof up to 40 V. The eight channels have a current-      power dissipation with enhanced noise immunity.
limited push-pull output stage and a pull-up resistor
at the output. The hi-level at one of the inputs EN5,     When two outputs of different logic states are short
EN10 or ENFS defines the output lo-level VB - 5 V,        circuited, the driving capability of the highside driver
VB - 10 V or GND voltage and enables the outputs.         predominates, keeping the connected P-channel
The output lo-level is disabled with the lo-level at all  FETs in a safe shutdown state.
inputs EN5, EN10 and ENFS or with the hi-level at
more than one input.                                      The status of the device is indicated with the Open-
                                                          Drain pin NOK and can be used for system diagnos-
iC-MFP monitors the supply voltage at VB and VBR          tics.
pin and the voltages at the two ground pins GND and
GNDR. Both power supply pins VB and VBR and               Temperature monitoring protects the device from too
both pins GND and GNDR must be connected to-              high power dissipation.
gether externally in order to guarantee the safe high
state of the output stages in the event of error.         The device is protected against destruction by ESD.
iC-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-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 NOUT1 Output channel 1

                                     2 VB  Supply Voltage

                                     3 VBR Supply Voltage (R)

                                     4 EN5 Enable input lo-level = VB-5V

                                     5 EN10 Enable input lo-level = VB-10V

                                     6 IN1 Input channel 1

                                     7 IN2 Input channel 2

                                     8 IN3 Input channel 3

                                     9 IN4 Input channel 4

                                     10 IN5 Input channel 5

                                     11 IN6 Input channel 6

                                     12 IN7 Input channel 7

                                     13 IN8 Input channel 8

                                     14 NOK Output inverted status

                                     15 ENFS Enable input full scale lo-level = GND

                                     16 GNDR Ground (R)

                                     17 GND Ground

                                     18 NOUT8 Output channel 8

                                     19 NOUT7 Output channel 7

                                     20 NOUT6 Output channel 6

                                     21 NOUT5 Output channel 5

                                     22 NOUT4 Output channel 4

                                     23 NOUT3 Output channel 3

                                     24 NOUT2 Output channel 2

                                     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-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-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 NOUT1...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 NOUT1...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-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-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          No load, all NOUTx = lo                                            tbd        mA

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

008 I(GNDR) Current in GNDR               No load                                                            tbd        mA

Current Driver NOUT1...8

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

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

103 Vs()hi    Saturation Voltage hi referenced Vs()hi = VB V();

              to VB                       I() = -0.5 mA                                                           0.2   V

                                          I() = -2 mA                                                             0.8   V

104 Vs()lo    Saturation Voltage lo referenced ENFS = hi, INx = hi;                                               0.2   V

              to GND                      I() = 0.5 mA                                                            0.8   V

                                          I() = 2 mA

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

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

107 Ri()      Output Resistance           EN10 = hi or EN5 = hi, INx = hi,                 80                     300   
                                          I() = 2 mA

108 Vl(NOUTx) Output Voltage              I(NOUTX)= -2 A,                                                        600 mV
                                          Vl() = VBR V(), VB open

109 Ipu()     Pull-Up Current             VBR-V(NOUTx) = 1 V, VB open                      -10                    -3    A

110 Rpu()     Pull-Up Resistor at NOUTx   VBR-V(NOUTX) = 10 V, VB open                     140 200 300 k
              referenced to VBR

111 Rpu()     Pull-Up Resistor at NOUTx   VBR-V(NOUTX) = 40 V, VB open                     200 400 600 k
              referenced to VBR

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

113 Isc()hi   Short circuit current hi    V() = 0...VB 0.8 V                             -10 -3.6 -2                  mA

114 Vsh()     Output Voltage at short circuit of Vsh() = V() VB; EN5 = hi                -1                           V

              two outputs                 At two different input signals hi

                                          and lo

115 Vsh()     Output Voltage at short circuit of Vsh() = V() VB; EN10 = hi or            -1.3                         V

              two outputs                 ENFS = hi

                                          At two different input signals hi

                                          and lo

116 Vt()hi    Threshold Voltage hi monitoring Vt() = Vr() + VB V() or                                           2.2   V

              comparator                  Vt() = V()

117 Vt()lo    Threshold Voltage lo monitoring Vt() = Vr() + VB V() or                    0.8                          V

              comparator                  Vt() = V()

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

8-FOLD FAIL-SAFE P-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 hi 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                   10                          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(VB)
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                                                                                                             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
                                                                                                                    6.2    V
701 Vt()hi          Threshold Voltage hi disable test EN5 = EN10 = ENFS                                              6     V
                                                                                                                   300   mV
702 Vt()lo          Threshold Voltage lo enable test EN5 = EN10 = ENFS            -320                             11.7    V
                                                                                                                   11.3    V
703 Vt()hys Hysteresis                     Vt()hys = Vt()hi Vt()lo              50                               600   mV
                                                                                                                    1.1   s
Regulator lo-level
                                                                                                                    2.4   s
801 Vt(VB)hi Threshold Voltage hi enable   EN5 = hi                               5.5
                                                                                                                    3.7   s
                    regulator
                                                                                                                    8.1   s
802 Vt(VB)lo Threshold Voltage lo disable  EN5 = hi                               5.3
                                                                                                                    1.6   s
                    regulator
                                                                                                                    4.1   s
803 Vt()hys Hysteresis                     Vt()hys = Vt()hi Vt()lo              100
                                                                                                                    7.1   s
804 Vt(VB)hi Threshold Voltage hi enable   EN10 = hi                              10.6
                                                                                                                    16    s
                    regulator
                                                                                                                    3.1   s
805 Vt(VB)lo Threshold Voltage lo disable  EN10 = hi                              10.3
                                                                                                                    9.8   s
                    regulator
                                                                                                                   16.7   s
806 Vt()hys Hysteresis                     Vt()hys = Vt()hi Vt()lo              200
                                                                                                                    35    s
Timing
                                                                                                                    18   V/s
901 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, EN5}lo  hi)  10 %NOUT       1 0.45                                 4.5  V/s
                        INx, EN5  NOUTx    ({IN, EN5}hi  lo)  90 %NOUT                                              2.5  V/s
                                           CLoad() = 100 pF                                                         1.2  V/s

902 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, EN5}lo  hi)  10 %NOUT       1    1.3
                        INx, EN5  NOUTx    ({IN, EN5}hi  lo)  90 %NOUT
                                           CLoad() = 1 nF

903 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, EN5}lo  hi)  10 %NOUT       1    2.2
                        INx, EN5  NOUTx    ({IN, EN5}hi  lo)  90 %NOUT
                                           CLoad() = 2 nF

904 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, EN5}lo  hi)  10 %NOUT       1    5
                        INx, EN5  NOUTx    ({IN, EN5}hi  lo)  90 %NOUT
                                           CLoad() = 5 nF

905 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, EN10}lo  hi)  10 %NOUT      1    0.7
                        INx, EN10  NOUTx   ({IN, EN10}hi  lo)  90 %NOUT
                                           CLoad() = 100 pF

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

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

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

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

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

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

912 tp(NOUTx) Propagation delay            ({IN, ENFS}lo  hi)  10 %NOUT      1    20
                        INx, ENFS  NOUTx   ({IN, ENFS}hi  lo)  90 %NOUT
                                           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
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                                                                                                                                  Rev A2, Page 8/13

ELECTRICAL CHARACTERISTICS: Diagrams

                                                                      V(INx, EN5, EN10, ENFS)

Vt()hi

Vt()lo
     0
                                                                                                                     t

             V(NOUTx)

VB
  90%

10%
V()lo

       tp(NOUTx)                                                                                                               t
                                                                                               tp(NOUTx)

       Figure 1: Propagation delays
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                                                                                                    Rev A2, Page 9/13

DESCRIPTION OF FUNCTIONS

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

                                                                    3

                                                                    400

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

                                                                                                               V(NOUTx)

          1     2  3      4  5  [V]

                                                                          1            2   3        4          5 [V]

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

      -3.6                                                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 on
            sistor at NOUTx                               if the lo-level of the outputs NOUTx 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 NOUTx
The lo-level VB - 5 V and VB - 10 V is generated with
a regulatetd push-pull output and demonstrate a re-
sistive behavior with low voltage changes and behave
as a current source with finite output resistance with
higher voltage changes.
iC-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-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 und 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(NOUTx)                                           VB - V(NOUTx)
tions require externally connected switching transistors       [mA]

to be specifically shut down. Single errors can occur                1     2       3               4          5  [V]

when a pin is open (due to a disconnected bonding

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-       -3.6
circuited, the driving capability of the highside driver
will predominate, keeping the connected P-channel          Figure 6: Output characeristics at NOUTx with loss
FETs in a safe shutdown state.                                         of VBR, GND or GNDR

With open pins VB, VBR, GND or GNDR iC-MFP                 Loss of VB potential
switches the output stages to a safe, predefined high      If power supply potential is not longer applied to VB,
state via pull-up resistors and current sources at the     the output stages are shut down and the outputs tied
outputs, subsequently shutting down any externally         to VBR via internal pull-up resistors with a typical value
connected P-channel FETs.                                  of 200 k.

Loss of VBR potential                                      I(NOUTx)                                           VB - V(NOUTx)
If power supply potential is no longer applied to the          [A]
VBR-pin, the output stage lowside drivers are shut
down and the outputs actively tied to VB via the high-               1     2       3               4          5  [V]
side drivers.

Loss of GND potential                                                              -200k
If ground potential is no longer applied to the GND-pin,
the output stage lowside drivers are shut down and the           -20
outputs actively tied to VB via the highside drivers.
                                                           Figure 7: Output characeristics at NOUTx with loss
Loss of GNDR potential                                                 of VB
If ground potential is no longer applied to the GNDR-
pin, the output stage lowside drivers are shut down and
the outputs actively tied to VB via the highside drivers.
iC-MFP                                                                                                                                                                      Rev A2, Page 11/13

8-FOLD FAIL-SAFE P-FET DRIVER

APPLICATION NOTES

Driving an P-channel MOSFET                                                                                                  tt0..t1 [s]       =  Ciss @(Vds   =    hi)       Vth (FET )  (1)
One typical field of application for iC-MFP is in the op-                                                                                                                   -Isc(NOUTx)lo
eration of P-FETs with microprocessor output signals,
as shown in Figure 8.

                  3.3V                             iC-MFP                               NOUT1       VB                                                                      VB
                                                                                        NOUT2                                tt1..t2 [s] = Crss@(Vds = hi) -Isc(NOUTx)lo (2)
Microcontroller                                      IN1                                NOUT3                            VD
                                                     IN2                                NOUT4            RL                                                             Vr(NOUTx) - Vth(FET  )
                                           VB        IN3                                NOUT5                                                                                -Isc(NOUTx)lo
                                                     IN4                                NOUT6                                tt2 ..t3  [s]  =  Ciss  @(Vds  =  lo)  
                                                     IN5                                NOUT7
                                                     IN6                                NOUT8                                                                                               (3)
                                                     IN7
                                                     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 P-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(NOUTx)lo = short circuit current lo at NOUTx [mA]
t1 the gate of the transistors is loaded to the thresh-                                                                      tt0..t1 = dead time [s]
old voltage Vth(FET) and is a dead time. In section                                                                          tt1..t2 = slope time at drain (Miller-Plateau) [s]
t1 to t2 the gate voltage keeps nearly constant (miller-                                                                     tt2..t3 = time to reach static gate voltage [s]
plateau) during the drain voltage slope. The slew rate                                                                       ton = overall turn on time [s]
is depending on the current of the driver and the gate-                                                                      VB = power supply VB [V]
drain capacitor of the transistor. In section t2 to t3 the                                                                   Vr(NOUTx) = configured static turn on voltage at
gate voltage reach the static value. The transistor thus                                                                     NOUTx [V]
goes low ohmic and minimizes the power dissipation.                                                                          Vth(FET) = threshold of the transistor [V]
The equations 1 to 4 are simplified and give an estima-
tion of the timing on the basis of data from the specifi-
cations of the device iC-MFP and the used transistor.
The turn off looks similar to the turn on but with reverse
run trough.

                 V(NOUTx)
        VB

Vth(FET)

Vr()                                                                                                t

        VD
VB

GND                                                                                                 t

      t0                                       t1          t2                                   t3

          Figure 9: On switching of a transistor
iC-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-FET DRIVER

                                                                   Rev A2, Page 12/13

Example                                                  INx
Turn on calculation with following estimations:          V(NOUTx)
Ciss@(Vds = -24 V ) = 1.5 nF
Ciss@(Vds = -1 V ) = 3 nF                                VD
Crss@(Vds = -24 V ) = 0.3 nF
Isc(NOUTx)lo = 4 mA                                      V(NOK)
VB = 24 V                                                t
Vr(NOUTx) = -10 V
Vth(FET) = -3 V                                           Figure 10: Turn on and off one channel with INx
From this follows:
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-MFP

8-FOLD FAIL-SAFE P-FET DRIVER

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