AUIRS20302S Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

 

                                                                           

May 2

nd

, 2014 

Automotive Grade 

AUIRS20302S

 

Pre-regulated Three Phase Gate Driver 

 

Features 
 

•  3 phase gate driver for 24V & higher drives 
•  Under-voltage lockout for all channels 
•  Cross-conduction prevention logic 
•  High voltage pre-regulator MOSFET  
•  Power-on reset architecture 
•  FAULT detection and Reset 
•  Current sense comparator 
•  Over-current blanking time 
•  3.3V logic compatible 
•  Matched propagation delay for all channels 
•  Fully operational up to +200V 
•  Floating channels for bootstrap operation 
•  High negative transients immunity 
•  Pre-regulated supply line for uP 
•  Automotive qualified 
•  Leadfree, RoSH Compliant 

 

Typical Applications 

 
      24V to 150V – 3 Phase Motor Drives 
      Automotive & Truck HVAC, PUMP 
      BLDC Motor Drives 
 

Typical Connection Diagram 

 

Product Summary 

Topology 

3-phase gate driver  

V

OFFSET

 

200 V 

V

OUT

 

8.0 V – 17 V 

I

o+

 & I

 o-

 

(typical)

 

0.20 A & 0.35 A 

t

ON

 & t

OFF 

 

(typical)

 

530 ns / 530 ns 

Deadtime 

(typical)

 

0.7 us  

 

Package  

 
 

 

                     

   SOIC 28WB               

       

 

 

+ Bat 

- Bat 

 

AUIRS20302S 

VPR 

VCP 

Vb1 

Lin1 

Vb2 

Vs1 

Vs2 

Vs3 

Ho1 

Ho2 

Ho3 

Lo1 

Lo2 

Lo3 

Cap 

Com 

Can 

Vss 

Ref 

5V Reg 

ASIC  
or uP 

Lin2 

Lin3 

Hin1 

Hin2 

Hin3 

Flt 

Frst 

EN 

Vb3 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

 
 
 

Table of Contents 

Page 

Typical Connection Diagram 

Description/Feature Comparison 

Qualification Information 

Absolute Maximum Ratings 

Recommended Operating Conditions 

Static Electrical Characteristics  

Dynamic Electrical Characteristics 

Functional Block Diagram 

Input/Output Pin Equivalent Circuit Diagram 

Lead Definitions 

10 

Lead Assignments 

10 

Application Information and Additional Details 

11 

Parameter Temperature Trends 

16 

Package Details 

21 

Tape and Reel Details 

22 

Part Marking Information &  Ordering Information 

23 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Description 

 
The AUIRS20302S is a three phase gate driver dedicated to  BLDC motor drive up to 600W. Proprietary HVIC 
technology  enables  this  rugged monolithic design with enforced Automotive ESD & Latch-up grades.  Primarily 
designed for 24V battery application, its drive capability goes from 12v to 200V which  cover all the abnormal 
conditions of the vehicle.  The gate drive circuitry features cross-conduction preventive and minimum dead-time 
blocks. It is powered by a constant voltage so that the gate drives never exceed 17V including during Load Dump 
condition.  
 
An external MOSFET is acting as a pre-regulator. The inner charge pump and voltage control loop drives its gate in 
order to keep the  VPR  pin  constant  when the battery voltage varies.  The AUIRS20302S also features an over-
current protection that definitively shuts down all gates in case of short-circuit. The fault condition is reset by cycling 
the FRST pin while the I.C is disabled. A blanking time, synchronized with each high side switch command, avoids 
any premature triggering of the protection.  
 
The logic control block of the  AUIRS20302S is developed in order to support  a fast and reliable 3 phase BLDC 
design.  For example, its inputs are compatible with the  3.3V logic processors and feature a short-pulse/noise 
rejection filter.  The 6 commands  include  matched propagation delays, shoot-through protections and minimum 
dead-time. The bootstrap capacitor voltage of each phase is monitored independently (UVLO). Also, the maximum 
gate voltage is controlled by the pre-regulator in all conditions. No linear or abnormal gate drive is possible. The 
VPR pin can also supply the surrounding system components if the total consumption doesn’t exceed 0.1A. 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Qualification Information

† 

 
 

Qualification Level 

Automotive

 

(per AEC-Q100

††

Comments: This family of ICs has passed an Automotive 
qualification.   IR’s Industrial and Consumer qualification level is 
granted by extension of the higher Automotive level. 

Moisture Sensitivity Level 

SOIC28 

MSL3

††† 

260°C 

(per IPC/JEDEC J-STD-020) 

ESD 

Machine Model 

M1 (+/-200V) 

(per AEC-Q100-003) 

Human Body Model 

H1B (+/-2000V) 

(per AEC-Q100-002) 

Charged Device Model 

C3B (+/-500 V) 

(per AEC-Q100-011) 

IC Latch-Up Test 

Class II Level A 

(per AEC-Q100-004) 

RoHS Compliant 

Yes 

 

† 

Qualification standards can be found at International Rectifier’s web site 

http://www.irf.com/

 

†† 

Exceptions to AEC-Q100 requirements are noted in the qualification report. 

††† 

Higher MSL ratings may be available for the specific package types listed here.  Please contact your International 
Rectifier sales representative for further information. 

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Absolute Maximum Ratings 

 

Absolute Maximum Ratings indicate sustained limits beyond which damage to the device may occur.  All voltage parameters are absolute 
voltages referenced to VSS, all currents are defined positive into any lead. An operation above the absolute maximum limit is not implied and 
could damage the part. The thermal resistance and power dissipation ratings are measured under board mounted and free air conditions 

 
 

Symbol 

Definition 

Min. 

Max. 

Units 

V

B1,2,3

 

High side floating supply voltage 

-0.3 

220 

V

HO1,2,3

 

High side floating output voltage 

V

S1,2,3 

- 0.3  V

B 1,2,3  

+ 0.3 

V

S1,2,3

 

High side offset voltage 

V

B 1,2,3 

- 20 

V

B 1,2,3 

+ 0.3 

VPR 

Low side supply voltage 

-0.3 

17 

VCP 

Charge pump output voltage 

-0.3 

17 

COM 

Power ground 

-5 

V

LO1,2,3, / FLT

 

Low side output voltage LO#; FLT pin 

-0.3 

VPR + 0.3 

V

IN

 

Input pin voltage 

(LIN#, HIN#,)

 

-0.3 

VPR + 0.3 

Can/Cap 

Over-current comparator inputs 

-0.3 

VPR + 0.3 

EN/Frst 

Enable & Fault Reset inputs 

-0.3 

VPR + 0.3 

dV/dt 

High side floating voltage slew rate 

— 

50 

V/ns 

Rth

JA

 

Junction to ambient thermal resistance                 

— 

80

 

 

°C/W 

T

J

 

Maximum operating junction temperature 

 

150 

°C 

T

S

 

Maximum storage temperature 

-55 

150 

T

Reflow

 

Reflow max. temperature (60 sec.) 

— 

260 

 

Recommended Operating Conditions 

 

The Input/Output timing diagram is shown in figure 1. For proper operation the device should be used within the recommended conditions.  
All voltage parameters are referenced to VSS. The VS & COM offset rating are tested with all supplies biased at 15V differential. 
 

 

Symbol 

Definition 

Min. 

Max. 

Units 

V

B1,2,3

 

High side floating supply voltage 

V

S1,2,3 

+6 

V

S1,2,3  

+19 

V

HO 1,2,3

 

High side output voltage HO# 

V

S1,2,3

-0.3 

V

B1,2,3

+0.3 

V

S 1,2,3

 

High side floating supply voltage  

(Note 1) 

200 

VPR 

Low side supply voltage  

17 

V

LO1,2,3

 

Low side output voltage LO# 

-0.3 

VPR+0.3 

COM 

Power ground 

-5 

V

HO1,2,3

 

High side output voltage 

V

S1,2,3

 

V

B1,2,3

 

V

LO1,2,3 

 

Low side output voltage 

COM 

VPR 

V

IN 

 

Logic input voltage LIN, HIN, EN, CAp, CAn, FRST 

V

SS

-0.3 

VPR 

Vcan/cap 

Common mode voltage on the CAN & CAP inputs 

VCP 

Charge Pump Output Voltage 

15 

 

Note 1: Logic operational for V

S

 between COM -5V to COM +200V. Logic state held for V

of COM -5 to COM – V

BS. 

             (Please refer to the Design Tip DT97 -3 for more details). 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Static

 Electrical Characteristics  

 

Unless otherwise noted, these specifications apply for an operating junction temperature range of -40

°C ≤ Tj ≤ 125°C with bias conditions of 

VBIAS (VPR,VBS 1,2,3) = 15V. The VIN , VTH and IN parameters are referenced to VSS and are applicable to all six channels (HS 1,2,3 
and LS 1,2,3). The VO and IO parameters are referenced to COM and VS 1,2,3 and are applicable to the respective output leads: LO1,2,3 
and HO1,2,3. 
 

 

Symbol 

Definition 

Min  Typ  Max  Units  Test Conditions 

VIN,th+ 

Input positive going threshold 

(Hin#, Lin#, EN, FRST)

 

1.9 

2.5 

 

VIN,th- 

Input negative going threshold 

(Hin#, Lin#, EN, FRST)

 

0,7 

 

Iin+ 

Input bias current 

(Lin#, Hin#, EN, FRST)

 

15 

100 

220 

µA 

Vin=5V 

Iin- 

Input bias current 

(Lin#, Hin#, EN, FRST)

 

-1 

Vin=0V 

VPR,UVth+ 

VPR supply undervoltage positive going threshold 

(note 2)

 

6.4 

7.2 

8,2 

 

VPR,UVth- 

VPR supply undervoltage negative going threshold 

(note 2)

 

6.7 

7.6 

 

VPR,UVhys 

VPR supply undervoltage hysteresis 

(note 2)

 

0.4 

0.5 

0.7 

 

VBS, UVth+ 

VBS supply undervoltage positive going threshold 

6.4 

7.2 

8,2 

 

VBS, UVth- 

VBS supply undervoltage negative going threshold 

6.7 

7.6 

 

VBS, UVhys 

VBS supply undervoltage hysteresis 

0.4 

0.5 

0.7 

 

I

LK

 

Offset supply leakage current 

50 

µA 

VB=VS=200V 

Iqbs 

Quiescent VBS supply current 

20 

45 

120 

 

Iqpr 

Quiescent VPR supply current 

2,5 

mA 

VPR=14V 

V

OH

 

High level output voltage, VPR – VO, HO# 

0,2 

0.9 

1.4 

Io =20mA 

V

OL

 

Low level output voltage, VO, HO# 

0,05 

0.2 

0.6 

Io+ 

Output high short circuit pulsed current, HO#,LO# 

105 

200 

450 

mA 

Vo =0V,  

PW ≤10 µs 

Io- 

Output low short circuit pulsed current, HO#,LO# 

210 

350 

650 

mA 

Vo =15V, 

PW ≤10 µs 

VCP 

Charge pump output voltage 

VPR=4V 

7,5 

R

ext

=100kΩ 

VPR=8V 

10 

13 

15 

VPR=9V 

13 

15 

17 

VPR=14V 

13 

15 

17 

ICP+ 

Charge Pump source current 

VPR=6V 

100 

200 

400 

µA 

 

VPR=14V 

200 

500  1000 

ICP- 

Charge Pump sink current 

10 

mA 

 

Vcl_Vcp 

Vcp pin Active Clamp 

17 

18.6 

21 

 

Icp=10mA 

V

FLT

 

FLT low output voltage  

0.8 

I

FLT

 = 10mA 

Ican

Comparator input high bias current  

µA 

Can=5V 

Ican

0

 

Comparator input low bias current

 

-

 

-

 

7

 

Can=0V

 

Voff 

Comparator input offset 

-33 

33 

mV 

Vcap= 5V 

Tfrst 

Minimum FAULT RESET time 

20 

us 

 

Ton_EN 

Minimum ENABLE time 

20 

us 

 

(note 2):. UVPR is latched; when VPR>UVPR, FAULT remains pulled down. This leads to have the FAULT active and latched at VPR ramp 
up if no fault reset occurs. 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Dynamic Electrical Characteristics 
 

Unless otherwise noted, these specifications apply for an operating junction temperature range of -40

°C ≤ Tj ≤ 125°C with bias conditions of 

VPR = VBS = 15V, VS1,2,3 = VSS = COM, and CL = 1000 pF. 

 

Symbol 

Definition 

Min  Typ  Max  Units 

Test Conditions 

Ton 

Turn-on propagation delay, LO#, HO# 

350  550 

850 

nS 

V

IN  

= 0 & 5V 

Toff 

Turn-off propagation delay, LO#, HO# 

350  600 

850 

LOt

r

 , HOt

r

 

Turn-on rise time LO#, HO# 

10 

100 

300 

LOt

f

 , HOt

r

 

Turn-off fall time LO#, HO# 

35 

75 

T

OC

 

Over-current to output shutdown response time 

1.7 

uS 

V

(Can)

-V

(Cap)

=1V 

T

FLT

 

    Over-current FLT response time 

0.7 

1.2

 

t

blank

 

Current limit blanking time 

7.5 

tFILIN 

Input filter time (HIN, LIN) 

200  270 

510 

nS 

V

IN  

= 0 & 5V 

DT 

Dead-time 

420  700  1000 

VPR=15V 

 

Truth Table 

This table is valid for voltages ranges defined in the recommended operating conditions section. 
 

ENABLE 

CAN>CA

FRST 

LIN#/HIN

 

LO#/HO# 

FLT 

Comments 

 

No Change 

FLT keeps showing same status 

 

Vss 

 

 

Open 

FLT Reset Sequence (Note3) 

 

Vss 

 

X  

LIN#/HIN#

 

 

LO#/HO# 

Open

 

Normal Operation: An anti-shoot-through 
logic prevents each channel from turning on 
simultaneously the HS and LS switches

 

LIN#/HIN#

 

 

Vss 

Over-current detection (FLT) 

1 * 

1 * 

1 * 

LIN#/HIN# *

 

 

LO#/HO# * 

Open* 

* Not recommended 

(cycling on default)

 

 
 

Note 3: The proper sequence to reset the Fault latch is to first set EN at 0V and then cycle the FRST pin. The gate drives return to normal 
operation when EN is set again at 5V. 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

 

Functional Block Diagram 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Lin1 

EN 

Hin1 

Hin2 

Hin3 

Lin2 

Lin3 

Deadtime & 
shoot-through 
protection 

HV level 
shifter 

Latch & 
Undervoltage 
detection 

Driver 

VB1 

HO1 

VS1 

Driver 

LO1 

Deadtime & 
shoot-through 
protection 

HV level 
shifter 

Latch & 
Undervoltage 
detection 

Driver 

VB2 

HO2 

VS2 

Driver 

LO2 

Deadtime & 
shoot-through 
protection 

HV level 
shifter 

Latch & 
Undervoltage 
detection 

Driver 

VB3 

HO3 

VS3 

Driver 

LO3 

Over-current 
Blanking time 

CAp 

CAn 

  Logic 
 
Control    

VPR 

Pre-
Regulation 
Control 

VCP 

COM 

VSS 

Fault 
latch 

FRST 

FLT 

Vcc 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Input/Output Pin Equivalent Circuit Diagram 

 

 
 
 
 

 

 

 

 
 

 

 
 
 

 

 

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs20302s-html.html
background image

 

AUIRS20302S

 

 

 

10 

www.irf.com

  

© 2014 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback

 

May 28, 2014 

 

 

Lead Definitions 
 

Symbol 

Description 

HIN# 

Input for high side gate drive – Active high 

LIN# 

Input for low side gate drive – active high 

VSS 

Logic Ground 

VCP 

Pre-regulated MOSFET gate output – Analog gate drive  

VPR 

Power supply pin of the I.C (equivalent to Vcc) 

LO# 

Low side gate driver outputs (1,2 & 3) 

COM 

Common low side gate drive return pin & Power Ground 

CAP 

Non inverting input of the over-current comparator 

CAN 

Inverting input of the over-current comparator 

VS# 

High side floating supply return (1, 2 & 3) 

HO# 

High side gate driver outputs (1, 2 & 3) 

VB# 

High side floating supply (1, 2 & 3) 

EN 

Enable input – Active high 

FAULT 

Fault output pin – Open collector 

FRST 

Fault Reset input pin – Active high 

 

 
 

Lead Assignments 

 
 

 

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download