INTEGRATED CIRCUITS
SA5778
Serial triple gauge driver (STGD)
Product specification
Supersedes data of 1997 May 27
IC18 Data Handbook
1998 Apr 03
Philips
Semiconductors
Philips Semiconductors
Product specification
Serial triple gauge driver (STGD)
SA5778
DESCRIPTION
The Serial Triple Gauge Driver (STGD), is a single chip air core
driver providing drive to one major gauge, and two minor gauges, for
automotive applications such as Speedometer, Fuel, Temperature,
Tachometer, Volts, and Oil pressure information display. The STGD
operates in conjunction with a microcontroller receiving serial data
inputs, and can provide status back to the microcontroller either
serially or via a status line. The protocol is compatible with the
Philips Single Gauge Driver (SGD) and Dual Gauge Driver (DGD).
The STGD also includes a protected battery supply for external
single Serial Gauge Drivers or Dual Gauge Drivers.
FEATURES
•
Major Gauge 10-bit resolution Drive provides 0.35° resolution
–
Sine/Cosine outputs for 360° operation
–
0.2° accuracy typical throughout entire range
•
Minor gauge drivers provide 0.35° resolution
–
112° operation
–
0.5° accuracy typical throughout entire range
•
Serial Data Input
–
Supports interface from microcontrollers
–
Compatible with Philips SGD SA5775A and DGD SA5777A
PIN CONFIGURATION
SIN+
RUN
GOE
SwCONTROL
SwBATT1
GND
GND
GND
GND
V
BATT
SwBATT2
DATA
OUT
COM
C2–
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
SIN–
COS+
COS–
ST
S
CLK
GND
GND
GND
GND
CS
DATA
IN
C1–
C1+
C2+
•
Serial Data Output
–
Permits the STGD to be wired in series using a common chip
select to additional STGDs, SGDs, and DGDs
–
Permits fault status information to be returned to the
microcontroller
•
Over Voltage Protection, Over Temperature Protection and Low
Standby Current Operation
–
Gauge drivers disabled when supply voltage exceeds specified
operating voltage, protection to 40V.
–
Gauge drivers disabled when die temperature exceeds
operating range
–
External switch may supply overvoltage protected battery
supply to other devices operating off battery
•
Thermally Enhanced SO-28 surface mount package
SR01116
Figure 1. Pin Configuration
BLOCK DIAGRAM
SCLK
DATAIN
CS
GOE
RUN
VBATT
BIAS, TSD
SwBATT,
COMMON
REFERENCE
9-BIT DATA
LATCH
ENABLE
7-BIT
Tan
DAC
7-BIT
Tan
DAC
7–BIT, SINE
/COSINE
DAC
9-BIT DATA
LATCH
10-BIT DATA
LATCH
4-BIT STATUS
LATCH
ST
MINOR GAUGE 2
10-BIT SR
MINOR GAUGE 1
10-BIT SR
MAJOR GAUGE
10-BIT SR
DATAOUT
MUX
MUX
MUX
SwBATT1
SwBATT2
COS+
SwControl
COS–
COM
GND
SIN+
SIN–
C2–
C2+
C1–
C1+
SR01117
Figure 2. STGD Internal Block Diagram
1998 Apr 03
2
853–2055 19199
Philips Semiconductors
Product specification
Serial triple gauge driver (STGD)
SA5778
ORDERING INFORMATION
DESCRIPTION
28-Pin Small Outline (SO) thermally enhanced Package
TEMPERATURE RANGE
–40 to +105°C
ORDER CODE
SA5778D
DWG #
SOT136-1
PIN DESCRIPTION
Á Á
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Á
Mnemonic
GND
Pin No.
Type
I
I
I
I
Name and Function
6,7,8,9,20,
21,22,&23
10
3
2
4
Circuit Ground Potential.
The pins are used for heat dissipation to board. All pins should be soldered
to foil on the board per the thermal management description.
Battery supply voltage
Gauge Output Enable:
A high on this input enables normal operation of the gauge coil drivers.
See Table 1.
RUN (Ignition):
Input to sense the state of the Ignition switch. See Table 1.
V
BATT
GOE
RUN
SwCONTROL
SwBATT1
SwBATT2
O
I
I
Switched Battery Control:
Control output to switch on a protected V
BATT
supply via an external PNP
transistor. This output is controlled by the RUN input, GOE input and the on chip protection circuits.
5,
11
Switched Battery Supplies:
Used as the reference level for the DACs, bias voltage for the second coils
of the minor gauges, and the supply for the output buffers for the major and minor gauges. One supplies
the major gauge drivers and related circuits, while the other supplies the minor gauge circuits. Both
SwBATT inputs must be connected to the control transistor as the two inputs are not connected internally.
Serial Clock:
Used to clock data into and out of the STGD. Data is shifted MSB first.
Data In:
Data is loaded on the rising edge of S
CLK
and is shifted in MSB first.
S
CLK
24
18
12
25
I
I
DATA
IN
DATA
OUT
ST
O
O
Data Out:
Is provided to permit the STGD to pass status information back to the controlling
microcontroller, and to allow multiple devices to be connected in series.
Status Output:
This is an open drain output. Status outputs from several devices may be wire OR’ed
together. This output is low when the outputs are disabled due to a fault condition. The outputs may be
disabled due to shorted outputs, over temperature, power up reset, or the GOE control pin and this
condition is reflected on the ST pin. The outputs will also be disabled due to an over voltage condition,
however this is not reported on the ST pin as over voltage should be a transient condition.
CS
19
I
Chip Select:
Active high chip select input. When CS is high, the part is enabled to receive data on the
DATA
in
pin and output data on the DATA
out
pin. A low to high transition of CS captures device status in
the shift register for output. A high to low transition of CS loads gauge data from the shift register into
the data latches.
Sine Positive:
Driver output to sine coil of major gauge, positive side.
Sine Negative:
Driver output to sine coil of major gauge, negative side.
SIN+
SIN–
1
O
O
O
O
O
O
O
O
O
28
27
26
16
17
15
14
13
COS+
COS–
C1+
C1–
C2–
C2+
Cosine Positive:
Driver output to cosine coil of major gauge, positive side.
Cosine Negative:
Driver output to cosine coil of major gauge, negative side.
Coil 1 Positive:
Driver output to driven coil of minor gauge 1, positive side.
Coil 2 Positive:
Driver output to driven coil of minor gauge 2, positive side.
Coil 1 Negative:
Driver output to driven coil of minor gauge 1, negative side.
Coil 2 Negative:
Driver output to driven coil of minor gauge 2, negative side.
COM
Common:
Driver output for junction of bias coils for minor gauges. This output is regulated to half of
SwBATT.
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
SYMBOL
V
BATT
V
IN
1
V
IN
2
V
IN
3
P
D
T
J
PARAMETER
RATING
40
–1 to +7
UNIT
V
V
V
V
Battery supply voltage, with recommended 1KW series resistor
Input voltage; Data In, CS, SCLK, GOE
Input voltage; Sw
BATT
–1 to +24
–1 to +40
1400
Input voltage; RUN, with recommended RC Circuit
Power Dissipation (T
amb
= 105°C) SO-28 Package
Ambient operating temperature
Junction temperature
1
Thermal Impedance
mw
°C
°C
T
amb
θ
JA
–40 to +105
+150/+160
See Thermal Management Section
°C/W
NOTE:
1. 160°C junction temperature is permitted during high battery (>16V) fault operation
1998 Apr 03
3
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Á
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Á
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Á
Á
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Á
Á
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Á
Á
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Á
Á
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Á
Á
Á
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ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
Á
1998 Apr 03
V
SWBATT
V
DRIVE2,3
SYMBOL
SYMBOL
V
DRIVE1
I
SWBATT
ACC2,3
I
BATTSB
t
SCLKH
V
OVSD
t
SCLKL
F
SCLK
V
BATT
R
LMIN
ACC1
V
COM
V
OH2
V
OH1
I
BATT
V
OL2
V
OL1
t
CSH
t
CYC
t
CSL
I
OH
V
IH
t
DR
t
HD
t
SU
t
DF
V
IL
I
IH
I
IL
V
BATT
= 7.5 to 16V; T
amb
= –40 to +105°C
AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS
V
BATT
= 8.0 to 16V; T
amb
= –40 to +105°C
DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS
Philips Semiconductors
Serial triple gauge driver (STGD)
DATAOUT fall time
DATAOUT rise time
SCLK high to DATAIN hold time
DATAIN setup to SCLK high time
SCLK low to CS low time
CS high to SCLK high time
SCLK HIGH time
SCLK LOW time
Clock frequency
Clock cycle time
Minor gauge bias voltage
Minimum coil load resistance
Coil drive voltage, minor gauges
Coil drive voltage, major gauge
Output function accuracy, minor gauges
Output function accuracy, major gauge
Input low current
Input high current
Battery overvoltage shutdown voltage
Input low voltage
Input high voltage
Output low voltage
Output low voltage
Off state output current
Output high voltage
Output high voltage
Battery supply current, standby
Switched battery supply current, operating
Battery supply current, operating
Switched battery supply voltage
Battery supply voltage
PARAMETER
PARAMETER
I
OB
(Source or Sink)
R
L
= R
LMIN
0.8 to 3.6V; C
L
= 90pF
3.6 to 0.8V; C
L
= 90pF
T
CYC
T
amb
= 105°C
T
amb
= 25°C
T
amb
= –40°C
R
L
= R
LMIN
; minor gauges, G2 & G3
R
L
= R
LMIN
; major gauge, G1
CS, SCLK, DATA
IN
, RUN GOE;
V
IL
=1.5
CS, SCLK, DATA
IN
, RUN GOE;
V
IH
= 3.5
V
BATT
CS, SCLK, DATA
IN
, GOE, RUN
CS, SCLK, DATA
IN
, GOE, RUN
SwCONTROL,
ST, DATA
OUT
, I
OL
= 1.5 mA
ST, V
OH
= 5 V
SwCONTROL, I
OH
= 10µA
DATA
OUT
, I
OH
= 300µA
V
BATT
= 12 V
Normal operating range
V
BATT
= V
BATTMAX
R
L
= R
LMIN
Normal operating range
Normal operating range
TEST CONDITION
I
OL
= 20 mA @ V
BATTMIN
I
OL
= 50 mA @ V
BATTMAX
TEST CONDITION
4
0.475
×
Sw
BATT
–1.0
–0.5
MIN
MIN
175
175
625
226
171
127
3.5
4.0
7.5
75
75
75
75
70
68
18
40
8
LIMITS
LIMITS
TYP
TYP
74
71
0.525
×
Sw
BATT
Product specification
MAX
MAX
+1.0
+0.5
1.60
400
1.5
1.2
1.5
0.4
0.5
75
75
80
78
10
10
23
25
60
16
16
SA5778
%
Sw
BATT
%
Sw
BATT
UNITS
UNITS
MHz
Deg
Deg
ma
ma
µA
µA
µA
µA
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
Ω
Ω
Ω
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
Philips Semiconductors
Product specification
Serial triple gauge driver (STGD)
SA5778
J1850
PROTOCOL
CONTROLLER
4
GOE
80C51
MICRO–
CONTROLLER
SERIAL
SA5778
SERIAL
TRIPLE
GAUGE
DRIVER
2
360° MAJOR
GAUGE
AU5780
J1850 VPW
TRANSCEIVER
ADDITIONAL GAUGE
DRIVERS; SA5775A
OR SA5777A
PROTECTED BY
SA5778
2
112° MINOR
GAUGE
RUN
IGNITION
J1850 BUS
VBATT
SR01118
Figure 3. System Connections for the STGD
FUNCTIONAL DESCRIPTION
Figure 1 shows the pin-out of the STGD, which is packaged in an
SO-28 pin package, enhanced for improved thermal management.
Four pins on each side of the package serve as a heat spreader to
remove heat from the die, and also function as the ground
connection. The recommended mounting includes an area of copper
on the PC board to aid in thermal management.
Figure 2 is a block diagram of the STGD. A serial interface connects
the STGD to the microcontroller. A data output pin is provided to
permit the STGD to be wired in series with other Philips air core
gauge drivers such as the Serial Gauge Driver, SA5775, and the
Dual Gauge Driver, SA5777 or additional STGDs. Status information
may be passed back to the microcontroller via a status output, or via
the serial interface.
Figure 3 shows the connection of the STGD in a typical application.
MICRO-
CONTROLLER
DATAOUT
SCLK
PORT N
DATAIN
INT
DATAIN
SCLK
CS
DATAOUT
ST
ADDITIONAL
GAUGE DRIVER(S),
SA5775A,
SA5777A OR
SA5778
SA5778 SERIAL
TRIPLE
GAUGE DRIVER
5V
DATAIN
SCLK
CS
DATAOUT
ST
APPLICATION INFORMATION
Figure 4 demonstrates the connections between the STGD, the
microcontroller, and optionally additional gauge drivers such as the
SGD and DGD. With an active high on the chip select input (CS),
data is shifted into the STGD through DATA
IN
on the rising edge of
S
CLK
. Several gauge drivers may be wired in series using a
common chip select and clock line, when more than three gauges
are needed. The DATA
OUT
pins are cascaded to the DATA
IN
pins of
the following gauge drivers. Status information can be returned to
the microcontroller via the ST pins of each gauge driver. These are
open-drain, active low outputs, which may be wire OR’ed together to
signal that a fault, such as a thermal shut down, has occurred within
one of the gauge drivers. This pin may be connected to a
microcontroller port pin for polling in software, or may be connected
to an external interrupt input to cause entry into an interrupt service
routine. The STGD, may also pass status information back to the
microcontroller serially. The rising edge of chip select loads status
information into the shift register for the first four bits that will be
shifted out of the STGD by the shift clock. Figure 11 shows the data
bits within the shift register. A low on the ST pin signals that one or
more status bits have been set in the status register. A high
indicates all status bits are reset. The status output bits include
minor gauge over current, major gauge over current, thermal
shutdown and RUN. Gauge data is captured in latches by the falling
edge of the chip select.
SR01119
Figure 4. Serial Communications Between STGD,
Microcontroller and Other Gauge Drivers
Figure 5 shows the gauge connections to the STGD. The major
gauge, G1, supports full 360° operation with two coils driven. The
seven least significant bits of the gauge information are converted to
an analog level by digital-to-analog converter. The display range is
divided into eight sections, two sections per quadrant. The coils are
driven with a Sine/Cosine approximation. The three most significant
bits of gauge display information control the multiplexer to select
which coil is fed by the DAC and which coil receives a fixed bias.
The multiplexer also determines the polarity of the voltages supplied
to the coils.
The minor gauges, G2 and G3, each have one coil driven by a DAC.
The other coils of each gauge are wired in series with the switched
battery supply to supply the bias. The switched battery supply is
turned off during over voltage conditions. Only 9-bits of information
are required for the minor gauges, however, 10-bits are shifted
through the part to maintain compatibility with the SGD and DGD.
Hence, all gauges, both major and minor, are supplied with 10-bit
data for consistency.
1998 Apr 03
5
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