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

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

HV53001具有16個推挽式驅(qū)動器，輸出擺幅為±135V，具有返回至零 (RTZ) 功能，每個驅(qū)動器的拉電流和灌電流至少為24mA。每路高壓輸出均能夠驅(qū)動高達250pF容性負載。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。通過電流檢測電阻器將測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)動器利用SPI接口在主機處理器和高壓驅(qū)動器之間進行通信。該接口提供3.3V邏輯I/O信號，時鐘速度高達32MHz。五個數(shù)字LATCH控制信號管理數(shù)據(jù)流和點火模式，同時將輸出設(shè)置為四種可能狀態(tài)之一：V PP 、V NN 、0V或高阻抗。

HV53001包含一個帶功率MOSFET的集成直流/直流控制器。對于高壓驅(qū)動器模塊，該控制器采用反激式配置，可為高壓驅(qū)動器模塊生成四個高壓軌（±135V和±123V）。±123V電源軌由兩個以±135V電源軌為基準的12V浮動電源創(chuàng)建。該轉(zhuǎn)換器接受一個2.7V至5.5V輸入電壓軌的輸入電壓。內(nèi)置正電荷泵和簡易外部負電荷泵，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，包括過壓保護、短路保護和過熱監(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±135V
• 拉-灌輸出電流：24mA（最小值）
• 最大輸出負載：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
• 過熱監(jiān)測器
• 電源開/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)動器，專為表面觸覺應(yīng)用、MEMS驅(qū)動器和壓電驅(qū)動器設(shè)計。該器件集成了±135V輸出驅(qū)動、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)動解決方案。

二、主要特性

1. ?高壓驅(qū)動能力?：
   • 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容性負載驅(qū)動能力
   • 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)
   • 五路鎖存控制信號管理數(shù)據(jù)流和觸發(fā)模式
4. ?保護功能?：
   • 短路保護
   • 過溫監(jiān)控
   • 電源開/關(guān)時序控制
   • 過壓保護

三、功能架構(gòu)

1. 高壓驅(qū)動模塊

HV53001的高壓驅(qū)動模塊包含16個推挽驅(qū)動器，每個通道通過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)動至地(0V)

2. SPI接口與四鎖存架構(gòu)

器件采用獨特的四鎖存2位/通道架構(gòu)：

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

3. 集成DC/DC轉(zhuǎn)換器

內(nèi)置DC/DC控制器采用反激拓撲，生成四路高壓軌：

• ±135V主電源軌
• ±123V浮動電源軌(相對于±135V)
• 內(nèi)置正電荷泵(+6.5V)和外部負電荷泵(-6.0V)

四、典型應(yīng)用

1. 表面觸覺反饋系統(tǒng)

HV53001特別適合于表面觸覺應(yīng)用，其高壓輸出能力可驅(qū)動大尺寸觸覺執(zhí)行器，提供豐富的觸覺反饋效果。RTZ功能可實現(xiàn)精確的振動控制，電流傳感器則可用于負載監(jiān)測和自適應(yīng)控制。

2. MEMS驅(qū)動器

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)動解決方案。16通道的集成設(shè)計可減少系統(tǒng)復(fù)雜度，降低BOM成本。

3. 壓電驅(qū)動器

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

五、設(shè)計考慮

1. ?電源時序?：
   • 必須遵循規(guī)定的電源上電/下電時序
   • 內(nèi)置時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，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)境或大負載條件下需考慮散熱措施
   • 過溫監(jiān)控功能可在135°C時發(fā)出警報