data sheet BTS5016SDA

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

BTS5016SDA

Smart High-Side Power Switch
PROFET™
One Channel

Datasheet, Rev. 1.1, Nov. 2008

Automotive Power

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

Datasheet

2

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Table of Contents

1

Overview  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3

2

Block Diagram and Terms  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

2.1

Block Diagram   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

2.2

Terms  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

3

Pin Configuration  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .   6

3.1

Pin Assignment BTS5016SDA  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

3.2

Pin Definitions and Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

4

General Product Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

4.1

Absolute Maximum Ratings   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

4.2

Thermal Resistance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

5

Power Stages   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

5.1

Input Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

5.2

Output On-State Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.3

Output Inductive Clamp   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.3.1

Maximum Load Inductance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.4

Electrical Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

6

Protection Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

6.1

Overload Protection   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

6.2

Short circuit impedance   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.3

Reverse Polarity Protection - Reversave™   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

6.4

Overvoltage Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

6.5

Loss of Ground Protection   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

6.6

Loss of Vbb Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

6.7

Electrical Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

7

Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

7.1

Electrical Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  23

8

Package Outlines  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

9

Revision History  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   25

Table of Contents

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

PG-TO252-5-11

Type

Package

Marking

BTS5016SDA

PG-TO252-5-11

5016SDA

Datasheet

3

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

Smart High-Side Power Switch
PROFET™
One Channel

BTS5016SDA

 

1

Overview

Features

Part of scalable product family

Load current sense

Reversave™

Very low standby current

Current controlled input pin

Improved electromagnetic compatibility (EMC)

Fast demagnetization of inductive loads

Stable behavior at under-voltage

Green Product (RoHS compliant)

AEC Qualified

The BTS5016SDA is a one channel high-side power switch in PG-TO252-5-11 package providing embedded
protective functions. 
The power transistor is built by a N-channel vertical power MOSFET with charge pump. The design is based on
Smart SIPMOS chip on chip technology. 
The BTS5016SDA has a current controlled input and offers a diagnostic feedback with load current sense and a
defined fault signal in case of overload operation, overtemperature shutdown and/or short circuit shutdown.

Operating voltage

V

bb(on)

5.5 .. 20 V

Minimum overvoltage protection

V

ON(CL)

39 V

Maximum on-state resistance at 

T

j

 = 150 °C

R

DS(ON)

32 m

Nominal load current 

I

L(nom)

5.5 A

Minimum current limitation

I

L4(SC)

45 A

Maximum stand-by current for whole device with load at 

T

j

 = 25 °C

I

bb(OFF)

6 µA 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Overview

Datasheet

4

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

Protective Functions

Reversave™, channel switches on in case of reverse polarity

Reverse battery protection without external components

Short circuit protection with latch

Overload protection 

Multi-step current limitation

Thermal shutdown with restart

Overvoltage protection (including load dump)

Loss of ground protection

Loss of V

bb

 protection (with external diode for charged inductive loads)

Electrostatic discharge protection (ESD)

Diagnostic Functions

Proportional load current sense (with defined fault signal in case of overload operation, overtemperature 
shutdown and/or short circuit shutdown)

Open load detection in ON-state by load current sense

Applications

µC compatible high-side power switch with diagnostic feedback for 12 V grounded loads

All types of resistive, inductive and capacitive loads

Most suitable for loads with high inrush currents, so as lamps

Replaces electromechanical relays, fuses and discrete circuits

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

Datasheet

5

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Block Diagram and Terms

2

Block Diagram and Terms

2.1

Block Diagram

Figure 1

Block Diagram

2.2

Terms

Following figure shows all terms used in this data sheet.

Figure 2

Terms

logic IC

base chip

V

bb

IS

OUT

IN

LOAD

ES

D

R

IS

V

IS

V

IN

I

IN

I

L

Overview .emf

T

driver

logic

gate control

&

charge pump

load current

sense

over

temperature

clamp for

inductive load

current

limitation

forward voltage drop detection

voltage sensor

I

IS

R

bb

Terms.emf

V

IN

OUT

V

IS

I

IS

V

bb

I

L

V

OUT

I

bb

IN

VBB

IS

I

IN

V

bIN

V

bIS

V

ON

R

IN

R

IS

BTS5016SDA

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Pin Configuration

Datasheet

6

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

3

Pin Configuration

3.1

Pin Assignment BTS5016SDA

Figure 3

Pin Configuration

3.2

Pin Definitions and Functions

Pin

Symbol

Function

1

OUT

Output; output to the load; pin 1 and 5 must be externally shorted.

1)

1) Not shorting all outputs will considerably increase the on-state resistance, reduce the peak current capability, the clamping 

capability and decrease the current sense accuracy.

2

IN

Input; activates the power switch if shorted to ground.

3

V

bb

Supply Voltage; positive power supply voltage; tab and pin 3 are internally shorted.

4

IS

Sense Output; Diagnostic feedback; provides at normal operation a sense current 
proportional to the load current; in case of overload, overtemperature and/or short 
circuit a defined current is provided (see 

Table 1 “Truth Table” on Page 21

).

5

OUT

Output; output to the load; pin 1 and 5 must be externally shorted.

1)

TAB

V

bb

Supply Voltage; positive power supply voltage; tab and pin 3 are internally shorted.

V

bb

TAB

1

2

3

4

5

OU

T

OU

T

IN

IS

V

bb

TO252-5.emf

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

Datasheet

7

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

General Product Characteristics

4

General Product Characteristics

4.1

Absolute Maximum Ratings

Note: Stresses above the ones listed here may cause permanent damage to the device. Exposure to absolute 

maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

Absolute Maximum Ratings

1)

T

j

= 25 °C (unless otherwise specified)

1) Not subject to production test, specified by design.

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Max.

Supply Voltages
4.1.1

Supply voltage

V

bb

-16

38

V

4.1.2

Supply voltage for short circuit protection 
(single pulse)

2)

2) Short circuit is defined as a combination of remaining resistances and inductances. See 

Figure 13

.

V

bb(SC)

0

20

V

4.1.3

Supply Voltage for Load Dump 
protection

3)

3) Load Dump is specified in ISO 7637, R

I

 is the internal resistance of the Load Dump pulse generator.

V

bb(LD)

45

V

R

I

 = 2

Ω, 

R

L

 = 1.5

Ω,

Logic Pins
4.1.4

Voltage at input pin

V

bIN

-16

63

V

4.1.5

Current through input pin

I

IN

-140

15

mA

4.1.6

Voltage at current sense pin

V

bIS

-16

63

V

4.1.7

Current through sense pin

I

IS

-140

15

mA

4.1.8

Input voltage slew rate 

4)

4) Slew rate limitation can be achieved by means of using a series resistor for the small signal driver or in series in the input 

path. A series resistor 

R

IN

 in the input path is also required for reverse operation at 

V

bb

≤-16V. See also 

Figure 14

.

dV

bIN

/dt

-20

20

V/µs

Power Stages
4.1.9

Load current 

5)

5) Current limitation is a protection feature. Operation in current limitation is considered as “outside” normal operating range. 

Protection features are not designed for continuous repetitive operation.

I

L

-

I

Lx(SC)

A

4.1.10

Maximum energy dissipation per 
channel (single pulse)

E

AS

-

0.12

J

V

bb

 = 12 V,

I

L(0)

 = 20 A,

T

j(0)

 = 150 °C

Temperatures
4.1.11

Junction temperature

T

j

-40

150

°C

4.1.12

Storage temperature

T

stg

-55

150

°C

ESD Susceptibility
4.1.13

ESD susceptibility HBM
Pin 2 (IN)
Pin 4 (IS)
Pin1/5 (OUT)

V

ESD

-2
-2
-4

2
2
4

kV

according to 
EIA/JESD 22-A 
114B

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

General Product Characteristics

Datasheet

8

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

Note: Integrated protection functions are designed to prevent IC destruction under fault conditions described in the 

data sheet. Fault conditions are considered as “outside” normal operating range. Protection functions are 
not designed for continuous repetitive operation.

4.2

Thermal Resistance

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Typ.

Max.

4.2.1

Junction to Case

1)

1) Not subject to production test, specified by design.

R

thjc

1.3

K/W

4.2.2

Junction to Ambient 

1)

free air
device on PCB 

2)

device on PCB

3)

2) Device mounted on PCB (50 mm x 50 mm x 1.5mm epoxy, FR4) with 6 cm

2

 copper heatsinking area (one layer, 70 µm 

thick) for 

V

bb

 connection. PCB is vertical without blown air.

3) Specified 

R

thJA

 value is according to Jedec JESD51-2,-5,-7 at natural convection on FR4 2s2p board; The Product 

(Chip+Package) was simulated on a 76.2 x 114.3 x 1.5 mm board with 2 inner copper layers (2 x 70µm Cu, 2 x 35µm Cu). 
Where applicable a thermal via array under the exposed pad contacted the first inner copper layer.

R

thja

-
-
-

80
45
22

-
-
-

K/W

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

Datasheet

9

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Power Stages

5

Power Stages

The power stage is built by a N-channel vertical power MOSFET (DMOS) with charge pump. 

5.1

Input Circuit

Figure 4

 shows the input circuit of the BTS5016SDA. The current source to V

bb

 ensures that the device switches

off in case of open input pin. The zener diode protects the input circuit against ESD pulses.

Figure 4

Input Circuit

A high signal at the required external small signal transistor pulls the input pin to ground. A logic supply current 

I

IN

is flowing and the power DMOS switches on with a dedicated slope, which is optimized in terms of EMC emission. 

Figure 5

Switching a Load (resistive)

IN

R

bb

I

V

bb

Input.emf

V

Z,IN

V

IN

I

IN

V

bIN

V

OUT

t

SwitchOn.emf

t

I

IN

10%

25%

50%

90%

t

ON

t

OFF

(dV/dt)

ON

(dV/dt)

OFF

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS5016SDA-DS-v01_01-EN-html.html
background image

 

 

Smart High-Side Power Switch

BTS5016SDA

Power Stages

Datasheet

10

Rev. 1.1, 2008-11-04

 

5.2

Output On-State Resistance

The on-state resistance 

R

DS(ON)

 depends on the supply voltage as well as the junction temperature 

T

j

Figure 6

shows these dependencies for the typical on-state resistance. The voltage drop in reverse polarity mode is
described in 

Section 6.3

.

Figure 6

Typical On-State Resistance

Figure 7

Typical Output Voltage Drop Limitation

5

'621

9

EE

9

W\S

,

/

$

 

7

M

ƒ&

W\S

5

'621

,

/

$

V

bb

 = 12 V

T

= 25°C

9

21

,

/

W\S

9

21

a,

/

$

9

9

21

≥ 9

211/

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download