Microchip Technology HV53011 16通道推挽式驱动器为表面触觉应用提供高压驱动器解决方案。HV53011具有16个推挽式驱动器，输出摆幅为±135V，具有返回至零 (RTZ) 功能，每个驱动器的拉电流和灌电流至少为24mA。每路高压输出均能够驱动高达250pF容性负载。此外，HV53011集成了全局电流传感器功能，可监控充电和放电电流。

数据手册；*附件：Microchip Technology HV53011 16通道推挽式驱动器数据手册.pdf

Microchip HV53011 16通道推挽式驱动器利用SPI接口在微控制器/处理器和高压驱动器之间进行通信。该接口提供3.3V逻辑I/O信号，时钟速度高达32MHz。五个数字LATCH控制信号管理数据流和点火模式，同时将输出设置为四种可能状态之一：V PP 、V NN 、0V或高阻抗。

HV53011具有精确的上电和断电序列，需要四个高压电源轨（V PP 、V PF 、V NN 、V NF ）和三个低压电源轨（V CC 、VSS和V LL ）。配套的集成HV53001驱动器IC具有内置电源开/关序列控制电路，保持顺序正确。

该驱动器具有关断功能，可禁用并设置为在不使用驱动器时消耗最小功率。

HV53011采用8mm x 8mm 59焊球TFBGA封装。所有高压I/O均具有足够的安全间隙。

特性

• 16通道推挽式输出
• 返回至零 (RTZ) 和高阻抗 (Hi-Z) 功能
• 输出电压：高达±135V
• 拉-灌输出电流：24mA（最小值）
• 最大输出负载：250pF
• 电流传感器输出
• SPI接口，每通道采用四锁存2位架构
• 上电复位功能
• 关断功能
• 59焊球8mm x 8mm TFBGA封装

典型应用图

框图

HV53011高电压推挽式驱动器技术解析

概述

Microchip Technology的HV53011是一款16通道高电压推挽式驱动器，专为表面触觉应用、MEMS驱动器和压电驱动器设计。该器件能够提供±135V的输出电压摆幅，并集成了返回零(RTZ)和高阻抗(Hi-Z)功能，使其成为需要精确高电压控制的理想解决方案。

关键特性

• ‌16通道推挽输出‌：每个通道可独立控制，提供灵活的驱动配置
• ‌高电压能力‌：支持高达±135V的输出电压
• ‌输出电流‌：每个输出驱动器至少可提供24mA的源/汇电流
• ‌负载能力‌：可驱动最大250pF的容性负载
• ‌SPI接口‌：采用四锁存2位/通道架构，实现精确控制
• ‌集成电流传感‌：提供全局电流传感器功能，用于监控充放电电流
• ‌封装‌：59球8×8 mm TFBGA封装，确保高压I/O的安全间距

应用领域

HV53011特别适合以下应用场景：

1. ‌表面触觉反馈系统‌：为触摸屏提供精确的触觉反馈
2. ‌MEMS器件驱动‌：驱动微机电系统的精确运动控制
3. ‌压电驱动器‌：控制压电元件的变形和振动

技术细节

架构设计

HV53011采用创新的四锁存2位/通道架构：

• 每个通道由2位编码控制，提供四种输出状态：
  • "00" = 高阻抗(Hi-Z)
  • "01" = 下拉至VNN
  • "10" = 上拉至VPP
  • "11" = 驱动至地(0V)
• 四个独立的锁存阵列(A、B、C、D)保存四种可能的32位输出配置
• 通过外部控制信号(LATCHA、B、C、D)选择激活的配置

电源管理

器件需要多个电源轨以确保正常工作：

• 四个高压电源轨：VPP、VPF、VNN、VNF
• 三个低压电源轨：VCC、VSS和VLL
• 建议使用配套的HV53001 IC内置的上电/掉电顺序控制电路

电流传感功能

HV53011集成了创新的电流监测系统：

• 在VPP和VNN电源轨上使用外部电流检测电阻
• 内部差分放大器将高压侧检测转换为地参考信号
• VPPSENSE和VNNSENSE引脚输出放大后的检测信号(增益3.1 V/V)
• 建议使用高带宽(200MHz)单位增益缓冲器捕获快速电流脉冲

性能参数

• ‌开关频率‌：高达25kHz(负载250pF时)
• ‌转换速率‌：40-200V/μs(90%至10%的RTZ转换)
• ‌延迟时间‌：通道间延迟变化最大40ns
• ‌工作温度‌：-40°C至+125°C
• ‌热阻‌：59球TFBGA封装θJA=33.7°C/W

开发建议

1. ‌电源时序‌：严格遵循建议的上电/掉电顺序以确保器件可靠性
2. ‌PCB设计‌：高压引脚间保持足够间距，遵循安全规范
3. ‌散热管理‌：考虑高功率应用时的热设计
4. ‌信号完整性‌：优化SPI和锁存信号的布局布线
5. ‌电流检测‌：选择合适的检测电阻值平衡灵敏度和功耗