Microchip Technology HV53001 16通道推挽式驅(qū)動(dòng)器為各種應(yīng)用提供集成式驅(qū)動(dòng)器解決方案，包括三個(gè)主要功能塊：一個(gè)高壓驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)SPI接口和一個(gè)帶功率MOSFET的直流/直流升壓控制器。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Microchip Technology HV53001 16通道推挽式驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

HV53001具有16個(gè)推挽式驅(qū)動(dòng)器，輸出擺幅為±135V，具有返回至零 (RTZ) 功能，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的拉電流和灌電流至少為24mA。每路高壓輸出均能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)250pF容性負(fù)載。此外，HV53011集成了全局電流傳感器功能，可監(jiān)控充電和放電電流。通過(guò)電流檢測(cè)電阻器將測(cè)量的電流映射到低壓模擬輸出，比例因數(shù)為3.1V/V。

Microchip HV53001 16通道推挽式驅(qū)動(dòng)器利用SPI接口在主機(jī)處理器和高壓驅(qū)動(dòng)器之間進(jìn)行通信。該接口提供3.3V邏輯I/O信號(hào)，時(shí)鐘速度高達(dá)32MHz。五個(gè)數(shù)字LATCH控制信號(hào)管理數(shù)據(jù)流和點(diǎn)火模式，同時(shí)將輸出設(shè)置為四種可能狀態(tài)之一：V PP 、V NN 、0V或高阻抗。

HV53001包含一個(gè)帶功率MOSFET的集成直流/直流控制器。對(duì)于高壓驅(qū)動(dòng)器模塊，該控制器采用反激式配置，可為高壓驅(qū)動(dòng)器模塊生成四個(gè)高壓軌（±135V和±123V）?！?23V電源軌由兩個(gè)以±135V電源軌為基準(zhǔn)的12V浮動(dòng)電源創(chuàng)建。該轉(zhuǎn)換器接受一個(gè)2.7V至5.5V輸入電壓軌的輸入電壓。內(nèi)置正電荷泵和簡(jiǎn)易外部負(fù)電荷泵，將輸入電源轉(zhuǎn)換為+6.5V和-6.0V電源，從而為高壓驅(qū)動(dòng)器模塊供電。

HV53001具有精確的上電和斷電序列以及電源序列控制電路，供用戶控制電源，讓高壓驅(qū)動(dòng)器上電或斷電。該器件與外部高壓FET晶體管搭配使用。

HV53001具有諸多安全特性，包括過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)和過(guò)熱監(jiān)控功能。

HV53001器件采用9mm x 9mm 105焊球TFBGA封裝。所有高壓I/O均具有足夠的安全間隙。

特性

• 16通道推挽式輸出
• 返回至零 (RTZ) 和高阻抗 (Hi-Z) 功能
• 輸出電壓：高達(dá)±135V
• 拉-灌輸出電流：24mA（最小值）
• 最大輸出負(fù)載：250pF
• 電流傳感器輸出
• SPI接口，每通道采用四鎖存2位架構(gòu)
• 上電復(fù)位功能
• 帶功率MOSFET的直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器
• 轉(zhuǎn)換器輸入電壓：2.7V至5.5V
• 短路保護(hù)
• 過(guò)熱監(jiān)測(cè)器
• 電源開(kāi)/關(guān)順序控制
• 關(guān)斷功能
• 105焊球9mm x 9mm TFBGA封裝

典型應(yīng)用圖

框圖

HV53001 16通道高壓推挽驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析

一、概述

Microchip Technology公司的HV53001是一款高度集成的16通道高壓推挽驅(qū)動(dòng)器，專為表面觸覺(jué)應(yīng)用、MEMS驅(qū)動(dòng)器和壓電驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。該器件集成了±135V輸出驅(qū)動(dòng)、SPI接口和內(nèi)置DC/DC升壓控制器三大功能模塊，提供完整的驅(qū)動(dòng)解決方案。

二、主要特性

1. ?高壓驅(qū)動(dòng)能力?：
   • 16通道推挽輸出，支持±135V輸出電壓
   • 每通道最小24mA源/灌電流能力
   • 最大250pF容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力
   • 集成Return-To-Zero(RTZ)和高阻抗(Hi-Z)功能
2. ?集成電源管理?：
   • 內(nèi)置DC/DC升壓控制器和功率MOSFET
   • 2.7至5.5V寬輸入電壓范圍
   • 集成正負(fù)電荷泵，生成+6.5V和-6.0V供電
3. ?控制接口?：
   • 32MHz高速SPI接口，兼容3.3V邏輯電平
   • 四鎖存2位/通道架構(gòu)，支持四種輸出狀態(tài)
   • 五路鎖存控制信號(hào)管理數(shù)據(jù)流和觸發(fā)模式
4. ?保護(hù)功能?：
   • 短路保護(hù)
   • 過(guò)溫監(jiān)控
   • 電源開(kāi)/關(guān)時(shí)序控制
   • 過(guò)壓保護(hù)

三、功能架構(gòu)

1. 高壓驅(qū)動(dòng)模塊

HV53001的高壓驅(qū)動(dòng)模塊包含16個(gè)推挽驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)通道通過(guò)2位編碼控制四種狀態(tài)：

• "00"：高阻抗(Hi-Z)
• "01"：下拉至VNN
• "10"：上拉至VPP
• "11"：驅(qū)動(dòng)至地(0V)

2. SPI接口與四鎖存架構(gòu)

器件采用獨(dú)特的四鎖存2位/通道架構(gòu)：

• 通過(guò)SPI接口傳輸128位數(shù)據(jù)(4×32位寄存器)
• 五個(gè)鎖存控制信號(hào)(LATCHIN, LATCHA-D)管理數(shù)據(jù)流
• 支持多器件級(jí)聯(lián)，擴(kuò)展通道數(shù)量

3. 集成DC/DC轉(zhuǎn)換器

內(nèi)置DC/DC控制器采用反激拓?fù)?，生成四路高壓軌?/p>

• ±135V主電源軌
• ±123V浮動(dòng)電源軌(相對(duì)于±135V)
• 內(nèi)置正電荷泵(+6.5V)和外部負(fù)電荷泵(-6.0V)

四、典型應(yīng)用

1. 表面觸覺(jué)反饋系統(tǒng)

HV53001特別適合于表面觸覺(jué)應(yīng)用，其高壓輸出能力可驅(qū)動(dòng)大尺寸觸覺(jué)執(zhí)行器，提供豐富的觸覺(jué)反饋效果。RTZ功能可實(shí)現(xiàn)精確的振動(dòng)控制，電流傳感器則可用于負(fù)載監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)控制。

2. MEMS驅(qū)動(dòng)器

器件的高壓輸出和快速切換特性使其成為MEMS器件的理想驅(qū)動(dòng)解決方案。16通道的集成設(shè)計(jì)可減少系統(tǒng)復(fù)雜度，降低BOM成本。

3. 壓電驅(qū)動(dòng)器

對(duì)于壓電驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用，HV53001的±135V輸出范圍和24mA驅(qū)動(dòng)能力可滿足大多數(shù)壓電元件的需求。內(nèi)置的DC/DC轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)。

五、設(shè)計(jì)考慮

1. ?電源時(shí)序?：
   • 必須遵循規(guī)定的電源上電/下電時(shí)序
   • 內(nèi)置時(shí)序控制電路確保安全操作
   • 建議順序：VLL → VNN → VNF → VSS → VCC → VPF → VPP
2. ?PCB布局?：
   • 高壓I/O采用9×9mm 105球TFBGA封裝
   • 所有高壓引腳布局滿足安全間距要求
   • 建議使用多層板設(shè)計(jì)，提供良好的電源和地平面
3. ?熱管理?：
   • 封裝熱阻θJA為38.1°C/W
   • 在高溫環(huán)境或大負(fù)載條件下需考慮散熱措施
   • 過(guò)溫監(jiān)控功能可在135°C時(shí)發(fā)出警報(bào)