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ST1115D

器件型号:ST1115D
厂商名称:SITI
厂商官网:http://www.siti.com.tw/
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器件描述

PWM Speed Control Double Coil Brushless DC Motor Driver

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ST1115D器件文档内容

ST1115C/ST1115D

Version          : A.005

Issue Date : 2004/06/30

File Name : SP-ST1115CD-A.005.doc

Total Pages : 13

              PWM Speed Control
Double Coil Brushless DC Motor Driver

                     SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

                 

                    9-7F-1 Prosperity Road I Science-Based Industrial Park
                                Hsinchu, Taiwan 300, R.O.C.

                        Tel886-3-5645656 Fax886-3-5645626
                                             ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

ST1115C/ST1115D

                               PWM Speed Control
                 Double Coil Brushless DC Motor Driver

General Specifications

      The ST1115 serial IC is a driver with pulse-width modulated (PWM) speed control for
      two-phase unipolar DC brushless fan applications. The device is used as an interface between a
      HALL effect latch and a double coil load. Besides its high-efficiency driving capability, the
      ST1115 has various functions such as rotation detection (for ST1115C only), tachometer signal
      output (for ST1115D only), linear fan speed control, exterior PWM control, locked-rotor
      protection and self-restart.
      The speed command can be either a PWM signal or simply a voltage reference according to
      the applications. For the temperature-proportional fan speed control, the voltage command can
      be generated by an external temperature sensor, typically a thermistor-resistor divider. If the
      motor rotation is stalled by external force or obstacles, overdrive current (or lock current) may
      incur coil overheat/burning. To prevent coil overheat/burning, this device incorporates
      locked-rotor protection circuitry to shut down the drivers. After the motor locking is released,
      the drivers can be automatically powered up by the internal self-restart circuitry.

Features and Benefits

   z High-efficiency PWM fan speed control
   z Linear temperature-speed control with minimum external circuitry
   z High output sinking current capability
   z Lock protection and automatic self-restart
   z Tachometer output
   z Directly connectable to a HALL Latch IC
   z Thin, highly reliable package ( SOP8, MSOP8 )

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                                                                         ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

Pin Assignment

                             GND    O1
                             FGR    VDD
                                    O2
                               CF   HIN
                               VT

Pin NO.        Pin Name                                     Description
    1             GND        Ground
    2             FGR        Rotation Detection Output (for ST1115C)
                             Fan Tachometer Output (for ST1115D)
3               CF           Lock Timing Capacitor
                             Input pin for PWM duty control
4               VT           Input pin from Hall Latch IC
                             Output driver 2
5               HIN          Power supply
                             Output driver 1
6               O2

7               VDD

8               O1

Absolute Maximum Ratings ( TA=25 )

                Characteristic      Symbol       Rating                  Unit

Supply Voltage                      VDD          14                      V

Input Voltage                       VIN          VDD+0.4                 V

Output Current at Lock              IOUT         1000                    mA

Output Current at Operating         IOPR         600                     mA

Power Dissipation (SOP8)            PD           0.68                    W

Power Dissipation (MSOP8)           PD           0.48                    W

Operating Temperature Range         TA           -40 ~ 125               C

Storage Temperature Range           TS           -65 ~ 150               C

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                                                                       ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

Electrical Characteristic ( TA = 25 & VDD = 12 V )

Characteristic Sym.                Condition             Min.   Limit             Unit
                                                                Typ.   Max.
                                                                 12
Supply Voltage      VDD Operating                        3             14   V
                                                                  3
Quiescent Current            No load,                    -             -    mA
                    IDD All Inputs = 0V or VDD                    -
                                                                  -
HIN Input Terminal                                                -
                                                                0.3
Input Voltage "H"   VIH                 -                10            12.4 V
                                                                  -
Input Voltage "L"   VIL                 -                -0.4   250    1.5  V

Input Current "H"   IIH      VIN = VDD                   -        -    1 A
                                                                  -
Input Current "L"   IIL VIN = 0 V                        -        -    0.5 mA

O1 / O2 Output Terminal ( TJ = 25)                              3.88
                                                                3.18
Output Voltage High VOH                 -                -             -    mV
                                                               2.5*CF
Output Voltage Low VOL IOUT = 250mA                      -        3         mV

FG Open-Drain Terminal ( TJ = 25)

Output Leakage      ILeak VFG =12V                       -             10 A

Current

Output Current      IFG VFG = 0.2V                       10            -    mA

Output Voltage High VFGOH               -                -             15   V

VT PWM Speed Control Terminal ( TJ = 25)

VT Threshold Voltage VTHL 100% PWM Duty Cycle -                        -    V

VT Threshold Voltage VTHH 50% PWM Duty Cycle             -             -    V

Lock Protection and Restart

                             The capacitor connected to
Lock Protection Time TOFF the CF pin is of value CF F .  -             -    sec

Ratio of Protection                 TOFF / TON
Time to Restart Time RLOCK

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                                                  ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.                 O2
                                             ON
HIN Input and the Output Driver States       OFF

                 HIN           O1

                 H             OFF

                 L             ON

Internal PWM Duty Cycle v.s. VT Input

                 Different voltage levels of the VT pin correspond to different internal PWM duty cycles.
       The relation of VT v.s. Duty Cycle is shown below, which illustrates a linear relation within the
       range of 3.18~3.88 V (VDD= 12 V). If the linear temperature control is desired, the VT terminal
       is biased in this linear region through a thermistor-resistor divider. In this way, the fan speed
       can vary linearly with respect to the temperature variation; the higher temperature results in
       the faster speed. Additionally, applying the exterior PWM command to the VT terminal can
       also control the fan speed. Note that the low level and high level of the exterior PWM
       command must be lower than 3.18 V and higher than 7.7 V (VDD= 12 V), respectively. The
       exterior PWM is active low.

                                            PWM Duty Ratio v.s. VT voltage

                                  100%

Active Duty (%)  50%

                           0%  3.18 3.88  7.7 12 Volt
SP-ST1115CD-A.005
                               Voltage of VT ( VDD=12 Volt)

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                                                                      ST1115C/ST1115D

                    SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

Application Circuits and Designer's Notes

1. Temperature-sensing fan speed control Refer to Figure 1.

                          VDD          75 ohm      POWER

                                                               D1

                R1  HALL  VDD                      LOCK DETECTION     FGR
                      IC  HIN                      and PROTECTION
                                                                                  COM
            VT            VT
                                                                       O1
                                                   LOGIC           +   O2

                          CF                       BLOCK           -

Thermistor          CF                             PWM CONTROL
                                  GND

                R2

                  Figure 1. Fan speed control by the external temperature sensor.

(1) If the linear temperature control is desired, the VT terminal is connected to a
    thermistor-resistor divider, as shown in Fig. 1. In this way, the fan speed can vary
    linearly with respect to the temperature variation; the higher temperature results in the
    faster speed.

(2) Figure 2 illustrates the desired temperature-speed curve. Assume that the resistance of
    the thermistor is RT1 when the temperature is at T1, and RT2 at T2. Also assume that
    the voltage V1 applied to the VT pin will result in the fan speed rpm1, and V2 applied to
    the VT pin yielding rpm2. Note that the relation between the VT voltage and the fan
    speed depends on the size and the coil impedance of the fan. To obtain the desired
    temperature-speed curve, the resistance values of R1 and R2 in Fig. 1 can be roughly
    selected by the following equations.

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                                             ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

                        R2 = V1(V2 - VDD )R T2 + V2(VDD - V1)R T1
                                               VDD (V1 - V2)

                        R1 = (VDD - V1)(R T1 + R2)
                                           V1

where VDD denotes the voltage at the VDD pin, see Fig. 1. Normally, VDD is around 10.8
Volt, which may slightly vary with the variation of the driving current.

                                  Fan Speed

                                                rpm2

                                                rpm1

                                                                  T1 T2
                                                                  Temperature

                               Figure 2. Desired Temperature-Speed Curve

(3) The FGR pin provides the rotation detection output for ST1115C and the tachometer
    output for ST1115D. FGR is an open-drain output with a built-in 100k  pullup resistor.
    An additional resistor can be used to pull up the FGR voltage to the appropriate level,
    which depends on the voltage level of the monitoring/control system.

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                                                                                                                   ST1115C/ST1115D

                     SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

2. Temperature-control Fan Switch Refer to Figure 3.

                                                                                             Analog Power              Digital Power

                                                                                                               D1
                                                                                             R6

                                                      C2                                                                            R7
                                                                                    VDD                                                               RD

                                                      VSS

                                                Hall                                     RD

                                                IC                   Hin

                          R2          R3

R1                                              VSS                       ST1115C

                                  R4                                 VT

                                                                                         O1

                                                                     CF                  O2

                              Q1            Q2

Thermistor                    R5                      C1                  GND                                      Z1           Z2

                     VSS               VSS                      VSS            VSS                                     VSS VSS

Figure 3. Temperature-control Fan Switch (where ST1115C is shown for illustration).

(1) Figure 3 shows the temperature-control fan switch circuit, where the fan either stops or
    rotates at the full speed, depending on some temperature threshold. Figure 4 indicates
    the graph of the fan speed as a function of the temperature. The temperature threshold
    is T with the hysteresis T2-T1.

SP-ST1115CD-A.005                                     Figure 4.                                                        Page7

                                                       VersionA.005
                                                                                                ST1115C/ST1115D

     SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

3. Fan speed control by the PWM command Refer to Figure 5.

                                                                                  Analog Power  Digital Power

                                                                          R3      D1

                             Hall    C2                                       75                                    R4
                              IC      1u                    VDD                                                     10K

                                VSS              VSS                    RD                                                             RD

                                                       Hin

           R2                                               ST1115C
     R1
                                                    VT
                       Q1
                                                                      O1
                        VSS
                                                    CF                O2

PWM

                                     C1                     GND                   Z1                     Z2
                                      1u
                                                                 VSS                            VSS VSS
                                               VSS

     Figure 5. Fan speed control via the PWM command.

(1) Figure 5 shows the application circuit, where the fan speed is directly controlled by the
    PWM command. The BJT Q1 together with resistors R1 and R2 constitutes an inverting
    level shifter, which is responsible for translating the voltage level of the PWM command
    to the VDD voltage level of the drive IC. In this way, the voltage level of the PWM
    command can be very low, say, 2 Volt, for example.

(2) For this circuit, the PWM command is active high and its frequency range is 200 Hz ~
    40 KHz. If low acoustic noise is desired, the 20 KHz~40 KHz of the PWM frequency
    range is recommended.

SP-ST1115CD-A.005                                   VersionA.005                                         Page8
                                                                                                              ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

4.Operating as a pre-driverRefer to Figure 6.

(1) When a large fan is used, the driving current may be too large for ST1115 directly
    driving the fan. In this case, ST1115 may operate as a pre-driver, as illustrated in Fig. 6.
    Q1 and Q2 are PNP BJT, working as driving switches. The fan speed is controlled via
    the VT terminal, which can be connected to a thermistor-resistor divider or a PWM
    generator.

                                                                               Analog Power              Digital Power

                                                                                                 D1
                                                                               R3

                                      C2                                                                          R4
                                                                    VDD                                                             RD

                                      VSS

Hall                                                                       RD

IC                                         Hin

                                 VSS            ST1115C

VT                                                                             R1                    Q1       Q2  R2

                                           VT                              O1

                                                                   O2
                                           CF

                                                                      GND
                                      C1

                                      VSS       VSS                                                      VSS

      Figure 6. ST1115 operates as a pre-driver.

SP-ST1115CD-A.005                                                          VersionA.005                           Page9
                                                                                        ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

5. Lock protection and restart timing

(1) If the fan is locked, ST1115 will turn the driver off, avoiding high-current damage of the
     driver. After a period TOFF of turning off, it will try to restart the fan by turning the driver
     on for a short time TON. The proportion of TOFF to TON is around 3:1. The absolute
     values of TOFF and TON depend on the capacitor connected to the CF pin.

(2) Assume that the capacitance of the capacitor connected to the CF pin is CF. The lock
     protection time is roughly 3*CF second. The recommended capacitance CF is 1F for
     roughly 2.5-sec lock protection and 800-msec lock restart.

6. Power Dissipation v.s. Temperature

(1) The power dissipation is affected by various factors, such as the supply voltage, the
     output current, and loading. It is important to ensure the applications do not exceed
     the allowable power dissipation of the IC package. The allowable motor driver power
     dissipation versus temperature is depicted as follows:

                                                         Power Dissipation-Temperature

                   Power Dissipation ( mW )  800                                        SOP8
                                             750                                        MS OP 8
                                             700
                                             650     25  50  75              100  125
                                             600     Ambient Temperature (  )
                                             550
                                             500
                                             450
                                             400
                                             350
                                             300
                                             250
                                             200
                                             150
                                             100
                                              50

                                               0

                                                  0

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                                                                                                                      ST1115C/ST1115D

                     SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

Package Specifications

SOP8 : ST1115C_TSP1 / ST1115D_TSP1

                                        ( 8-pin SOP )

                               ST1115C          EH                                                                 C
                              XXXXXX*
                                                                                                                  
                                                                                         L

                                 D

                      7(4X)                                   Dimensions in Millimeter  Dimensions in Inches

                                                       SYMBOL  MIN NOM MAX                MIN   NOM                      MAX
                                                                                         0.053  0.063                    0.069
                                                A2 A        A  1.35  1.60  1.75          0.004                           0.010
                                                A1         A1                                    
                                                           A2  0.10        0.25                 0.057                     
                                                            B                            0.013                           0.020
                                                            C        1.45                0.007                           0.010
                                                            D                            0.189                           0.197
                                             e              E  0.33        0.51          0.150                           0.157
                                                            e                                    
                   y          B                             H  0.19        0.25                 1.27                       
                                                            L                            0.228                           0.244
                                                            Y  4.80        5.00          0.016                           0.050
                                                                                                                         0.004
                                                               3.80        4.00                  
                                                                                           0                              8
                                                                     1.27  

* The product code "ST1115C"or "ST1115D" will be               5.80        6.20
changed dependent on product and the lot number
"XXXXXX" will also be subject to change on the                0.40        1.27
package marking.
                                                                           0.10

                                                               0          8

MSOP8 : ST1115C_TMS1 / ST1115D _TMS1

                                      (8-pin MSOP )

                                 ST1115C

                                 XXXXXX*        E1 E                                                                  C

                                                                                                                  
                                                                                         L

                                       D
                         12(4X)

                                                               Dimensions in Millimeter  Dimensions in Inches

                                                A2 A   SYMBOL  MIN NOM MAX                MIN   NOM                      MAX
                                                A1                                       0.032  0.036                    0.042
                                                            A  0.81 0.92 1.07            0.000                           0.004
                                                           A1                            0.030                           0.038
                                                           A2  0.00        0.10          0.006  0.034                    0.012
                                                            b                            0.005  0.008                    0.009
                      y       b                             C  0.76 0.86 0.97            0.114  0.006                    0.122
                                                            D                            0.189  0.118                    0.197
                                          e                 E  0.15 0.20 0.30            0.114  0.193                    0.122
                                                           E1                                   0.118
                                                            e  0.13 0.15 0.23                   0.026                     
                                                            L                            0.016  0.021                    0.026
                                                            Y  2.90 3.00 3.10                                            0.004
                                                                                                  
                                                               4.80 4.90 5.00                                              6
                                                                                           0
                                                               2.90 3.00 3.10

* The product code "ST1115C"or "ST1115D" will be                     0.65  
changed dependent on product and the lot number
"XXXXXX" will also be subject to change on the                0.40 0.53 0.66
package marking.
                                                                           0.10

                                                               0          6

SP-ST1115CD-A.005                                     VersionA.005                                                              Page11
                                             ST1115C/ST1115D

SILICON TOUCH TECHNOLOGY INC.

The products listed herein are designed for ordinary electronic applications, such as
electrical appliances, audio-visual equipments, communication devices and so on.
Hence, it is advisable that the devices should not be used in medical instruments,
surgical implants, aerospace machinery, nuclear power control systems,
disaster/crime-prevention equipments and the like. Misusing those products may
directly or indirectly endanger human life, or cause injury and property loss.

Silicon Touch Technology, Inc. will not take any responsibilities regarding the misusage
of the products mentioned above. Anyone who purchases any products described herein
with the above-mentioned intention or with such misused applications should accept full
responsibility and indemnify. Silicon Touch Technology, Inc. and its distributors and all
their officers and employees shall defend jointly and severally against any and all
claims and litigation and all damages, cost and expenses associated with such intention
and manipulation.

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