(806) L5160N3

این قطعه (که یک نوع OMNIFET III است) یک درایور (سوئیچ) قدرتمند و کاملاً محافظت‌شده برای استفاده در مدارهای الکترونیکی، مخصوصاً در صنعت خودرو است. کار اصلی آن خاموش و روشن کردن بارهای الکتریکی مانند لامپ‌های سیگنال (چراغ‌های راهنما، خطر و…) است.

ویژگی‌های کلیدی L5160N3

مخصوص خودرو: مطابق با استانداردهای سخت‌گیرانه صنعت خودروسازی.
جریان خروجی پیوسته: تا ۳.۵ آمپر.
محافظت‌های داخلی قوی:
محافظت در برابر اضافه‌بار جریان**.
قطع‌کننده حرارتی (اگر دما خیلی بالا برود، خودکار خاموش می‌شود و پس از خنک شدن دوباره روشن می‌شود).
محدودکننده قدرت برای جلوگیری از آسیب در اتصال کوتاه طولانی‌مدت.
 محافظت در برابر ولتاژهای بالا (Clamp).
 محافظت در برابر الکتریسیته ساکن (ESD)
مصرف بسیار کم در حالت آماده‌باش
خروجی تشخیص وضعیت: فقط در مدل VNL5160S5-E وجود دارد و می‌تواند وضعیت “بار قطع” (Open Load) یا دمای بیش از حد را گزارش دهد.
* **کاربرد اصلی:** درایو کردن **لامپ‌های سیگنال خودرو** مانند چراغ‌های ۱۰ وات (R10W) یا دو لامپ ۵ وات (2x R5W).

تفاوت دو مدل مختلف در ایسی L5160N3

VNL5160N3-E SOT-223 | بدون پایه تشخیص وضعیت (STATUS). پایه IN و SUPPLY در داخل به هم متصل هستند. 
VNL5160S5-E SO-8

دارای پایه تشخیص وضعیت (STATUS) پایه IN و SUPPLY جداگانه هستند. 

پایه‌ها و نحوه اتصال

INPUT: پایه کنترل. با دادن ولتاژ منطقی (حدود ۵ ولت) به این پایه، خروجی روشن می‌شود.
DRAIN: به بار (مثلاً لامپ) وصل می‌شود. طرف دیگر بار به باتری خودرو (مثلاً ۱۲V) وصل است.
SOURCE: به زمین (GND) مدار وصل می‌شود.
SUPPLY VOLTAGE: پایه تغذیه بخش کنترل (۵ ولت).
STATUS:(فقط در مدل S5) یک پایه خروجی است که در صورت بروز مشکل (مثل قطعی بار یا گرمای زیاد)، ولتاژ آن پایین می‌آید تا به میکروکنترلر اطلاع دهد.

کدام مدل در ایسی L5160N3 بهتر است؟

خلاصه تفاوت اصلی دو مدل:
 اگر فقط نیاز به سوئیچ کردن سادهیک لامپ دارید و وضعیت آن برایتان مهم نیست، از مدل ارزان‌تر و با پایه کمتر VNL5160N3-E (در بسته SOT-223) استفاده کنید.
 اگر نیاز دارید که وضعیت لامپ (قطع بودن یا سالم بودن) یا وضعیت دمایی درایور را بدانید و به میکروکنترلر گزارش دهید، از مدل VNL5160S5-E (در بسته SO-8) استفاده کنید.

مهم‌ترین پارامترهای الکتریکی در ایسی L5160N3

ولتاژ کاری: ۳.۵ تا ۵.۵ ولت برای بخش کنترل.
ولتاژ کلamp خروجی: حدود ۴۱-۵۲ ولت (محافظت در برابر spikeهای ولتاژ).
مقاومت در حالت روشنی (Rds(on)): بسیار کم، حدود **۱۶۰ میلی‌اهم** (در ۱ آمپر و دمای ۲۵ درجه).
جریان اتصال کوتاه محدودشده: حدود ۳.۵ تا ۷.۵ آمپر.
دمای قطع حرارتی (Thermal Shutdown): حدود ۱۷۵ درجه سانتی‌گراد.
دمای کاری: از -۴۰°C تا +۱۵۰°C (محدوده گسترده مناسب برای خودرو).

نکات مهم برای طراحی مدار با استفاده از در ایسی L5160N3

1. محافظت از پایه میکروکنترلر: همیشه یک مقاومت سری (مثلاً ۱ کیلواهم) بین پایه خروجی میکروکنترلر و پایه INPUT این آی‌سی قرار دهید تا از آسیب احتمالی در برابر نویزها جلوگیری شود.
2. خنک‌کاری: این قطعه در حالت روشن توان تلف می‌کند و گرم می‌شود. باید حتماً روی برد PCB، یک مساحت کافی از مس (Heat Sink) به پایه‌های DRAIN (مخصوصاً در بسته SOT-223) لحیم شود تا حرارت را دفع کند. جداول و نمودارهای صفحات ۱۷ تا ۲۱ به انتخاب این مساحت کمک می‌کنند.
3. بارهای سلفی (مانند سیم‌پیچ رله): این آی‌سی دارای یک دیود داخلی برای خنثی کردن ولتاژ معکوس (دمغناطیس شدن) بارهای سلفی است. نمودار صفحه ۱۶ به شما کمک می‌کند که مطمئن شوید انرژی ذخیره‌شده در سلف از حد مجاز آی‌سی بیشتر نمی‌شود.

تفسیر شکل‌های ۳، ۴ در دیتاشیت ایسی L5160N3

 شکل‌های ۳ و ۴: قراردادهای جریان و ولتاژ (Current and Voltage Conventions)

این شکل‌ها ساده ولی بسیار مهم هستند. آنها نشان می‌دهند که جهت‌گیری مثبت جریان و ولتاژ در این آی‌سی چگونه تعریف شده است. این به ما کمک می‌کند معادلات و اندازه‌گیری‌ها را درست انجام دهیم.

I_D` (جریان درین): جریان ورودی به پایه درین (DRAIN) را مثبت در نظر می‌گیرد. یعنی وقتی لامپ روشن است، جریان از سمت باتری، وارد پایه DRAIN می‌شود. (جهت جریان واقعی از + به – است، ولی در اینجا تعریف قراردادی است)
V_DS` (ولتاژ درین به سورس): برابر است با ولتاژ پایه درین (DRAIN) منهای ولتاژ پایه سورس (SOURCE). از آنجا که سورس به زمین وصل است (`V_S = 0`)، در واقع `V_DS` همان ولتاژی است که شما بین پایه DRAIN و زمین اندازه می‌گیرید.
 وقتی سوئیچ خاموش است: `V_DS` تقریباً برابر با ولتاژ باتری است (مثلاً ۱۲ ولت).
 وقتی سوئیچ روشن است: به خاطر افت ولتاژ ناچیز روی `Rds(on)`، `V_DS` بسیار کوچک است (مثلاً ۰.۵ ولت برای جریان ۳ آمپر).

نکته اصلی این شکل‌ها: آنها یک زبان مشترک برای صحبت درباره پارامترهای آی‌سی ایجاد می‌کنند. وقتی در جدول مشخصات می‌خوانیم `Rds(on) = 160mΩ`، منظور مقاومت بین DRAIN و SOURCE است وقتی `V_DS` کم و `I_D` مثبت است.

تفسیر شکل ۵ نمودار پیکربندی (Configuration Diagrams)  

این شکل نقشه پایه‌ها (Pinout) و چیدمان آنها روی دو بسته‌بندی مختلف (SOT-223 و SO-8) را نشان می‌دهد. مانند نقشه یک شهر است که می‌گوید هر خیابان (پایه) چه نامی دارد و کجاست.

الف) بسته SOT-223 (برای مدل VNL5160N3-E):
۴ پایه دارد.
پایه ۱:INPUT(ورودی کنترل)
پایه ۲:SOURCE(زمین / منبع)
پایه ۳:DRAIN (خروجی قدرت – به لامپ می‌رود) توجه: این پایه به شکل یک نوار فلزی بزرگ است که هم برای انتقال جریان زیاد و هم برای دفع حرارت به PCB طراحی شده است.
پایه ۴:DRAIN (تکرار شده برای انتقال جریان و حرارت بهتر).

نکته مهم SOT-223

دو پایه ۳ و ۴ هر دو DRAIN هستند و باید به هم وصل شوند روی برد مدارچاپی (PCB). این کار برای کاهش مقاومت و بهبود خنک‌کاری است. همچنین پایه‌های DRAIN باید به یک مساحت وسیع از مس (هیت‌سینک) روی PCB لحیم شوند تا گرما دفع شود.

 بسته SO-8 (برای مدل VNL5160S5-E)

این آی‌سی ۸ پایه دارد.
پایه ۱:N.C. یعنی No Connect (اتصال ندارد). می‌توانید آن را رها کنید یا به زمین وصل کنید.
پایه ۲:STATUS (خروجی تشخیص وضعیت به میکروکنترلر می‌رود).
پایه ۳:INPUT (ورودی کنترل).
پایه ۴:SUPPLY (ولتاژ تغذیه ۵ ولت برای بخش منطقی).
پایه‌های ۵، ۶، ۷ و ۸: DRAIN (خروجی قدرت).

نکات مهم SO-8:
تفاوت کلیدی با مدل N3: اینجا پایه INPUT و SUPPLYاز هم جدا هستند. شما باید حتماً یک منبع ۵ ولت تمیز به پایه ۴ (SUPPLY) بدهید.
پایه STATUS (پایه ۲) یک خروجی از نوع “Open Drain” است. یعنی برای کار کردن، باید یک مقاومت Pull-up (مثلاً ۱۰ کیلواهم) به ۵ ولت وصل کنید.
مانند مدل SOT-223، تمام پایه‌های DRAIN (۵ تا ۸) باید به هم وصل شوند** روی PCB تا جریان و حرارت به خوبی پخش شود.

جمع‌بندی و تحلیل عملی:

1. چگونه نقشه را بخوانیم؟ همیشه آی‌سی را طوری در دست بگیرید یا روی PCB بگذارید که نقطه یا فرورفتگی (دات یا ناچ) سمت چپ** باشد. سپس شماره‌گذاری پایه‌ها از پایه سمت چپ-بالا شروع می‌شود و به صورت ضد ساعتگرد ادامه می‌یابد.

2. چرا این شکل‌ها حیاتی هستند؟
جلوگیری از اشتباه در لحیم‌کاری: اگر پایه‌ها را اشتباه وصل کنید، آی‌سی فوراً می‌سوزد.
طراحی صحیح PCB: شما باید دقیقاً بدانید کدام پایه به کجا می‌رود تا نقشه PCB را درست بکشید. مخصوصاً اتصال صحیح و قوی پایه‌های DRAIN برای جلوگیری از داغ شدن.
درک عملکرد:با دیدن شکل ۵ متوجه می‌شوید که مدل S5 امکانات بیشتری (پایه STATUS) دارد و نحوه تغذیه آن هم متفاوت است.

 آموزش کاربردی برای درک پایه‌ها در ایسی L5160N3

فرض کنید می‌خواهید یک چراغ ۱۰ وات (در ۱۲ ولت، حدود ۰.۸ آمپر) را با میکروکنترلر روشن کنید.
اگر از مدل N3 (SOT-223) استفاده کنید: پایه INPUT را با یک مقاومت ۱kΩ به میکرو وصل می‌کنید. پایه SOURCE را به زمین. پایه‌های DRAIN را به یکدیگر و سپس به یک سر لامپ وصل می‌کنید. سر دیگر لامپ به مثبت باتری (۱۲V) می‌رود. کار تمام است.
اگر از مدل S5 (SO-8) استفاده کنید: علاوه بر اتصالات بالا، باید پایه SUPPLY آن را به ۵ ولت وصل کنید و پایه STATUS آن را با یک مقاومت ۱۰kΩ به ۵ ولت بکشید (Pull-up) و سپس به یک پایه ورودی میکروکنترلر وصل کنید تا اگر لامپ سوخت یا آی‌سی داغ کرد، میکرو متوجه شود.

این شکل‌ها الفبای اولیه کار با این درایور قدرتمند هستند.

سخن پایانی
این آی‌سی یک راه‌حل کامل، مطمئن و به صرفه برای کنترل بارهای توان متوسط در محیط‌های سخت مانند خودرو است. با داشتن تمامی محافظت‌های ضروری در داخل یک تراشه، طراحی مدار را بسیار ساده و قوی می‌کند. برای جزئیات دقیق‌تر (مانند مقادیر دقیق زمان‌های روشن خاموش شدن، ابعاد مکانیکی و…) به صفحات مربوطه در سند اصلی مراجعه کنید.

برای دانلود pdf ایسی L5160N3 کلیک کنید.