توضیحات
آی سی درایو VN5010AK راه انداز و درایور تک کاناله بوده و در یونیت های خودرویی بکار رفته است.
دیتاشیت قطعه با ترجمه فارسی آی سی درایو VN5010AK :
تولیدکننده: STMicroelectronics
نوع بستهبندی: PowerSSO-24
فناوری ساخت: VIPower™ M0-5
نوع آیسی: درایور سمت بالا (High-Side Driver) با حسگر جریان آنالوگ
—
۱. معرفی کلی
آی سی درایو VN5010AK یک درایور توان سمت بالا برای کنترل بارهایی نظیر لامپها، موتورهای DC، سلفها یا بارهای مقاومتی است که یک سر آنها به زمین متصل است.
این آیسی توانایی کنترل جریانهای بالا (تا 30 آمپر مداوم) را دارد و از سیستمهای حفاظتی و تشخیصی داخلی بهرهمند است.
ساختار داخلی آن ترکیبی از ترانزیستور MOSFET قدرت و مدارهای هوشمند کنترل، حفاظت و حس جریان است.
✳️ ویژگی اصلی آی سی درایو VN5010AK :
کنترل بارهای 12 ولتی در خودرو یا سیستمهای صنعتی
حفاظت کامل در برابر اتصال کوتاه، دمای بیش از حد، ولتاژ معکوس، کمولتاژی و اضافهولتاژ
خروجی حسگر جریان (Current Sense Output) برای نظارت و کنترل جریان بار
امکان غیرفعالسازی حسگر جریان (CS_DIS)
عملکرد بدون نیاز به درایور خارجی
پشتیبانی از سیگنالهای منطقی 3 ولت تا 5 ولت
—
۲. کاربردهای معمول آی سی درایو VN5010AK:
آی سی درایو VN5010AK معمولاً در مدارهای خودرویی و صنعتی استفاده میشود:
کنترل موتورهای برفپاککن، فن رادیاتور، پمپ آب یا بنزین
کنترل روشنایی (چراغهای خودرو یا LEDهای پرتوان)
مدارهای توزیع توان هوشمند (Smart Power Distribution)
جایگزین الکترونیکی برای رلههای مکانیکی
—
۳. دیاگرام داخلی (بلوک دیاگرام)
نمای کلی عملکرد داخلی آی سی درایو VN5010AK به این شکل است:
+Vbat (تا 36V)
│
│
[سوئیچ قدرت MOSFET]
│
│——> OUT (به بار)
│
└──► مدار حسگر جریان ───► پین SENSE
│
└──► پین CS_DIS (برای غیرفعالسازی حسگر)
ورودی منطقی (IN) ──► تقویتکننده درایور ─► گیت MOSFET
مدارهای حفاظتی داخلی شامل:
• محدودکننده جریان
• خاموشی حرارتی
• محافظ ولتاژ بالا/پایین
• حفاظت از معکوس شدن باتری
• محافظت ESD
—
۴. جدول پایهها (Pin Description)
شماره پایه نام پایه نوع توضیح
1-2-3-4-5-6 OUT خروجی قدرت به بار متصل میشود (مثلاً موتور یا لامپ)
7-8 GND زمین مرجع ولتاژ و مسیر برگشت جریان
9 IN ورودی منطقی فرمان روشن/خاموش را از میکروکنترلر میگیرد
10 CS_DIS ورودی منطقی در صورت فعال شدن، خروجی حسگر جریان غیرفعال میشود
11 SENSE خروجی آنالوگ جریان متناسب با جریان بار را تولید میکند
12-24 VCC تغذیه قدرت به ولتاژ باتری یا منبع 12–24V وصل میشود
—
۵. مشخصات الکتریکی اصلی آی سی درایو VN5010AK
ویژگی مقدار معمولی بیشینه / کمینه توضیح
ولتاژ کاری (VCC) 4.5 تا 36 ولت بیشینه 41 ولت محدوده مجاز تغذیه
جریان کاری مداوم تا 30 آمپر محدودسازی در 65 آمپر به دمای محیط وابسته است
مقاومت روشن (RDS(on)) 8 تا 10 میلیاهم در دمای 25°C باعث افت ولتاژ کمتر میشود
جریان حالت آمادهبهکار حدود 2 µA — مصرف کم در حالت خاموش
دمای کاری اتصال -40 تا +150°C — مناسب برای محیطهای خودرویی
سطح منطقی ورودی 3 تا 5 ولت — سازگار با میکروکنترلرهای 3.3V و 5V
جریان خروجی حسگر (ISENSE) K×ILOAD (K≈1/10000) — خروجی متناسب با جریان بار
—
۶. توضیح عملکرد پایهها
🔹 پایه IN
با اعمال سیگنال منطقی “۱” (High) آیسی روشن شده و جریان از VCC به OUT عبور میکند.
با صفر شدن سیگنال، خروجی قطع میشود.
🔹 پایه OUT
به بار (مثلاً موتور یا لامپ) وصل میشود. این خروجی درایور سمت بالاست، یعنی مسیر جریان از مثبت منبع (VCC) به OUT و سپس زمین است.
🔹 پایه SENSE
خروجی آنالوگ متناسب با جریان بار تولید میکند (برای مانیتورینگ توسط ADC یا مقایسهکننده).
🔹 پایه CS_DIS
اگر این پایه High شود، مدار حسگر جریان غیرفعال شده و پین SENSE بدون خروجی میشود (High Impedance).
🔹 پایه GND
پایه مرجع ولتاژ و مسیر بازگشت جریان. باید کاملاً به زمین مشترک سیستم وصل شود.
—
۷. حفاظتها و مکانیسمهای ایمنی داخلی
آی سی درایو VN5010AK دارای مجموعهای از حفاظتهای داخلی است:
1. محدودکننده جریان (Current Limitation):
هنگام افزایش بیش از حد جریان، آیسی جریان را تا حد ایمن محدود میکند.
2. خاموشی حرارتی (Thermal Shutdown):
اگر دمای داخلی از 150°C بالاتر رود، خروجی بهصورت خودکار خاموش میشود تا خنک گردد.
3. حفاظت در برابر اضافهولتاژ (Overvoltage Clamp):
در صورت افزایش ناگهانی ولتاژ (Load Dump)، مدار کلمپ داخلی از آیسی محافظت میکند.
4. خاموشی کمولتاژ (Undervoltage Shutdown):
اگر ولتاژ تغذیه کمتر از حد مجاز شود، آیسی خروجی را قطع میکند.
5. حفاظت از باتری معکوس (Reverse Battery Protection):
در صورت اشتباه در قطبیت منبع، آیسی آسیب نمیبیند.
6. حفاظت در برابر اتصال زمین (Loss of GND):
مدار طوری طراحی شده که در صورت قطع زمین، آسیب نبیند.
7. محافظت ESD:
تا ±2kV (طبق استاندارد Human Body Model).
—
۸. نمودارهای عملکردی و حرارتی (توضیحی)
۱. منحنی محدودیت جریان:
وقتی جریان بار از مقدار مجاز بالاتر رود، آیسی جریان را ثابت نگه میدارد تا از داغ شدن جلوگیری کند.
۲. نمودار دما-زمان:
در بارهای سنگین، اگر دمای اتصال از آستانه بالا رود، خروجی خاموش و پس از خنک شدن دوباره فعال میشود (Auto-Restart).
۳. منحنی مقاومت RDS(on) بر حسب دما:
با افزایش دما، مقاومت در حالت روشن کمی افزایش مییابد و افت ولتاژ بیشتری ایجاد میکند.
—
۹. طراحی و اتصال در مدار
🔸 شماتیک پیشنهادی (متنی)
(VCC +12V)
│
│
VN5010AK-E
│
OUT ───────► به بار (مثلاً موتور یا لامپ)
│
GND ───────► زمین سیستم
│
IN ───────► پین دیجیتال میکروکنترلر
SENSE ───► ورودی ADC میکروکنترلر
CS_DIS ─► در صورت نیاز به غیرفعال کردن حسگر، High شود
🔸 نکات طراحی PCB
مسیرهای OUT و GND باید ضخیم و کوتاه باشند.
سطح مس زیر آیسی برای انتقال حرارت بزرگ طراحی شود (thermal pad).
اگر محیط نویزی است، پایه SENSE را با مقاومت حدود 1kΩ و خازن 10nF فیلتر کن.
در تغذیه از خازن دیکوپلینگ (100nF نزدیک پایه VCC) استفاده شود.
در سیستم خودرو، دیود TVS روی ورودی VCC توصیه میشود.
—
۱۰. مزایا
جایگزین الکترونیکی ایمن برای رلههای مکانیکی
اندازه کوچک و قابلیت اطمینان بالا
تشخیص جریان بار و عیبیابی سریع
سازگار با سیستمهای 12V و 24V
حداقل نیاز به قطعات جانبی
—
۱۱. محدودیتها
در حالت بارهای القایی بزرگ، نیاز به دیود یا مقاومت جذب انرژی دارد.
اگر دمای محیط بسیار بالا باشد، باید طراحی PCB با درنظر گرفتن انتقال حرارت انجام شود.
آی سی درایو VN5010AK توسط ST در وضعیت «پایان تولید (Obsolete)» قرار دارد و ممکن است جایگزین جدید مثل VN5025AJ پیشنهاد شود.
—
۱۲. جایگزینهای پیشنهادی
مدل جایگزین توضیح تفاوت
VN5025AJ جدیدتر و سازگار با آی سی درایو VN5010AK جریان بالاتر، قابلیت تشخیص دیجیتال
VND5T100AJ دو کاناله (Dual High-Side) برای کنترل دو بار جداگانه
BTS50055-1TMA (Infineon) درایور مشابه از برند دیگر پارامترهای نزدیک و قابل جایگزینی
—
۱۳. جمعبندی
آی سی درایو VN5010AK یک آیسی درایور سمت بالا با توان بالا و حفاظتهای جامع است که بهویژه برای سیستمهای خودرویی طراحی شده است.
آی سی درایو VN5010AK ترکیبی از سادگی در کنترل، ایمنی بالا و قابلیت تشخیص جریان را فراهم میکند.
اگرچه در حال حاضر منسوخ شده، هنوز هم در بسیاری از تعمیرات خودرو و مدارهای قدرت جایگزین مناسبی برای رلههای پرمصرف محسوب میشود.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.