In sehr vielen günstigen Solar-Leuchten befindet sich neben dem Solarpanel, der Batterie, einem Schalter und der Leuchtdiode nur noch ein integrierter Schaltkreis mit vier Pins und eine Induktivität. Hier handelt es sich um den Solarleuchtentreiber QXS521.
Für den Baustein existiert nur ein chinesisches Datenblatt, das aber die wichtigsten Inhalte enthält.
Das Blockschaltbild ist nicht ganz korrekt
beschriftet. Der Chip enthält bereits die Shottky-Diode, die verhindert, dass
die Solarzelle im Dunkeln die Batterie entlädt. Entsprechend handelt es sich
beim Pin oben links aber nicht um den BAT-Anschluss, sondern um den
VSS-Anschluss.
Eine Regelung des Ladevorgangs erfolgt nicht. Vermutlich ist
die NiMH-Zelle so ausgelegt, dass sie mit dem maximalen Strom der Solarzelle
dauerhaft geladen werden kann ohne kurzfristig Schaden zu nehmen.
Ein Operationsverstärker am SPN-Pin erkennt, ob die Solarzelle aktuell eine Spannung liefert. Ist das der Fall, so scheint die Sonne und der LED-Treiber wird deaktiviert.
Auf der Treiberseite scheint sich
ebenfalls ein Fehler zu befinden. Der Transistor muss sich zwischen LX und VSS
befinden, um seine Funktion als Hochsetzsteller nachkommen zu können.
Die
Batteriespannung ist für eine Leuchtdiode zu niedrig. Der Hochsetzsteller hebt
die Spannung der Batterie auf das notwendige Niveau.
Durch die Variation des
Induktivitätswerts kann der Betriebsstrom der Leuchtdiode minimal angepasst
werden.
Der Treiber wird von den Blöcken TOFF und
TON angesteuert. TON aktiviert, wie beschrieben, den Treiber nur dann wenn die
Solarzelle keine Spannung generiert.
TOFF überwacht die Spannung zwischen VSS
und LX und ermöglicht so eine gewisse Regelung des Hochsetzstellers. Auf Grund
der fehlenden Ausgangskapazität verhält sich die Schaltung wie eine Stromquelle,
die entsprechend einer Strommessung zur Regelung notwendig machen würde. Um
Kosten einzusparen wurde dennoch die Spannung an der Diode als Regelgröße
herangezogen. Die Regelgenauigkeit ist für diesen Anwendungsfall vermutlich
ausreichend.
Das Die ist mit einer Fläche von 0,45mm x 0,35mm äußerst klein.
Im rechten Bereich des Dies ist die
Bezeichnung QXLG521 zu lesen.
Der spezielle Aufbau lässt schnell erkennen,
dass es sich tatsächlich um einen ASIC handelt und nicht um einen universellen
Halbleiter.
Am offensichtlichsten ist der große
Transistor des Schaltreglers an der linken Kante des Dies. Die Struktur lässt
auf einen MOSFET und damit auf einen CMOS-Prozess schließen.
Entsprechend
stellt das untere linke Bondpad den VSS-Anschluss und das obere linke Bondpad
den LX-Anschluss dar. Das untere Bondpad führt das Massepotential relativ
niederohmig zu einigen anderen Schaltungsteilen. Das obere Bondpad besitzt nur
noch eine kurze, dünne Anbindung nach rechts, wo sich die TOFF-Schaltung
befinden muss.
Mittig des Transistors ist eine relativ breite Anbindung nach
rechts zu erkennen. Hierbei muss es sich um die Gateansteuerung des
Treibertransistors handeln. Die Leitung führt ein Stück nach unten, wo sich
wiederum größere Strukturen befinden, die vermutlich die Ansteuerung des
Treibertransistors darstellen.
Es bleiben die rechten beiden Bondpads.
Beim Pad in der oberen rechten Ecke handelt es sich auf Grund der vielfachen
Anbindung an die Schaltungen um den BAT-Anschluss, also um die Versorgung des
Chips.
Direkt unter dem Bondpad scheint sich eine größere Struktur zwischen
Versorgungs- und Massepotential zu befinden. Es könnte sich um einen Kondensator
oder wahrscheinlicher um eine Schutzstruktur handeln.
Das mittlere Bondpad muss entsprechend den
SPN-Pin, den Anschluss an die Solarzelle, darstellen.
Die zwei relativ großen
Rechtecke darunter kontaktieren die Schottky-Diode, die die Entladung über die
Solarzelle blockiert.
In der rechten unteren Ecke des Dies befindet sich ein weiteres Pad. Die kleineren Abmessungen lassen vermuten, dass es sich nicht um ein Bondpad sondern eher um eine Test- oder Konfigurationsschnittstelle handelt. Entweder wurde darüber die Funktion geprüft oder es konnte das Die in eine unterschiedliche Funktionsweise geschalten werden. Die beiden rund erscheinenden Strukturen links des Pads erinnern an eine Fuse, die über einen Stromimpuls unterbrochen werden kann.
Die restlichen Strukturen sind zu klein,
um sie sauber auflösen zu können.
An der rechten und an der oberen Kante des
Dies scheinen sich jeweils zwei quadratische Kondensatoren zu befinden, die
mittig mit einer Leitung angebunden werden.
An der oberen Kante sind außerdem
gitterähnliche Strukturen zu erkennen, die große Widerstandswerte oder -teiler
darstellen könnten.
Einige Transistoren sind als feinere Strukturen in der
Mitte des Dies zu erkennen. Dort muss erfolgt die eigentliche Steuerung.