Richi´s Lab

 

QXS521 Solarleuchtentreiber

 

QXS521 Solarleuchtentreiber

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.

 

Datenblatt

Datenblatt

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.

 

QXS521 Solarleuchtentreiber Die

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.

 

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