Hochintegrierter, isolierter DC/DC-Wandler von Silergy

Der SQ79002 von Silergy ist ein hochintegrierter, isolierter DC/DC-Wandler, der speziell für anspruchsvolle Anwendungen in der Industrieelektronik und Telekommunikation entwickelt wurde. Dieses kompakte Modul bietet Entwicklern eine einfache und zuverlässige Lösung zur Erzeugung einer isolierten 5V-Versorgung.

Der SQ79002 ist ein isolierter DC/DC-Konverter, der eine Ausgangsleistung von 5V/1W auf der Sekundärseite liefern kann. Eine der zentralen Spezifikationen ist die hohe 3kVDCIsolationsspannung. Das Modul arbeitet über einen breiten Eingangsspannungsbereich von 4,5V bis 14V.

Das Besondere liegt in der hohen Integration: Der Baustein vereint Leistungsschalter, Transformator, Schalt-Controller und einen LDO (Low-Dropout-Regler) in einem einzigen, äußerst kompakten MQFN4 × 5.5-14 Gehäuse. Mit einer maximalen Bauhöhe von nur 4,05 mm eignet er sich ideal für platzkritische Designs.

Die Funktion des SQ79002 wird durch einen umfassenden Satz an zuverlässigen Schutzfunktionen gewährleistet:

• Kurzschlussschutz (SCP): Wird der Laststrom größer als der Grenzwert (>230mA), schaltet das Gerät in einen "Hiccup"-Modus. Der LDO wird für etwa 16ms deaktiviert, startet dann für ca. 1,7ms neu und begrenzt dabei den Strom. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis der Kurzschluss behoben ist.
   
• Übertemperaturschutz (OTP): Bei Überschreitung einer Chiptemperatur von 125°C wird das Gerät abgeschaltet. Die Wiederaufnahme des Normalbetriebs erfolgt automatisch, sobald die Temperatur um etwa 25°C abgekühlt ist.
   
• Unterspannungssperre am Eingang (UVLO).
  Für den Anwender reduziert sich der externe Schaltungsaufwand auf lediglich eine sekundärseitige Diode und externe Kondensatoren, was das Design vereinfacht und beschleunigt.

Typische Anwendung und Load Regulation:

Der entscheidende Vorteil des SQ79002 gegenüber vielen Konkurrenzprodukten, die oft in SMD- oder bedrahteten Modulgehäusen (z.B. SMD-8, DIP) vorliegen, ist der extrem hohe Integrationsgrad und das damit verbundene ultrakompakte MQFN-Gehäuse. Durch die interne Integration von Leistungsschaltern, Transformator, Controller und LDO in nur 4×5,5 mm mit einer geringen Bauhöhe von max. 4,05 mm ermöglicht der SQ79002 eine wesentlich höhere Leistungsdichte und platzeffizientere Leiterplatten-Layouts.

Im Vergleich zu ungeregelten Konkurrenten bietet der interne LDO des SQ79002 einen geregelten 5V-Ausgang, was eine höhere Spannungsstabilität auch bei schwankender Last und Eingangsspannung gewährleistet – ein kritischer Vorteil in industriellen Umgebungen. Zudem bietet der Hiccup-Modus des Kurzschlussschutzes eine effektive und zuverlässige Methode zur Begrenzung der Verlustleistung im Fehlerfall.

Die Alleinstellungsmerkmale des SQ79002 sind:

• Höchste Integrationsdichte: All-in-One-Lösung in einem 4×5,5 mm MQFN-Paket, was die Leiterplattengröße minimiert und die Stückliste vereinfacht.
   
• Breiter Eingangsspannungsbereich: 4,5V bis 14V – ideal für Systeme, die von einer 5V-, 9V- oder 12V-Schiene versorgt werden, und zur Überbrückung von Spannungsschwankungen.
   
• Zuverlässiger Schutz: Umfassende Funktionen wie Hiccup-SCP und OTP (mit automatischem Neustart) garantieren einen zuverlässigen und langlebigen Betrieb auch unter Fehlerbedingungen.
   
• Design-Einfachheit: Nur zwei externe Komponenten (Diode und Kondensatoren) erforderlich, was die Entwicklungszeit verkürzt und die Designkomplexität reduziert.
  Der Nutzen für den Anwender liegt in der schnelleren Markteinführung durch das einfache Design, der Reduzierung der Systemkosten (durch geringeren Komponentenbedarf) und der Steigerung der Systemzuverlässigkeit dank der integrierten Schutzschaltungen.

Der SQ79002 ist prädestiniert für Anwendungen, die eine galvanische Trennung der Versorgungsspannung erfordern, um Massepotenzialverschiebung zu verhindern, Rauschen zu reduzieren oder Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Zielanwendungen sind insbesondere:

• Industrielle Ausrüstung (Industrial Equipment): Für die isolierte Versorgung von Sensoren, Gate-Treibern oder digitalen Isolatoren in rauen Industrieumgebungen.
   
• Telekommunikation: Zur Isolation von Schnittstellen oder Versorgung von Kommunikations-ICs.
   
• Isolated Bias Supply: Generische Bereitstellung einer isolierten Hilfsspannung.
   
• CAN-Kommunikation: Isolierte Versorgung des CAN-Transceivers zur Entkopplung von der Hauptplatine und Schutz vor Überspannungen.

In den Zielanwendungen ergeben sich Synergien mit folgenden Komponenten:

• Spannungsregler / LDOs (Sekundärseite): Obwohl der SQ79002 einen internen LDO besitzt, kann bei sehr rauschempfindlichen Lasten oder zur Erzeugung einer weiteren, niedrigeren isolierten Spannung (z.B. 3,3V) ein weiterer, rauschärmerer LDO oder ein Point-of-Load (PoL) Converter auf der 5V-Sekundärseite angeschlossen werden. Durch die Kombination des SQ79002 (Isolation und Leistungsumsetzung) mit einem LDO zur Rauschunterdrückung (z.B. NR1640), erzielt der Entwickler eine Best-in-Class-Lösung für die Versorgung von Noise-sensitiven Komponenten in industriellen Anwendungen. Dies ist eine häufige und effiziente Designstrategie, um die Effizienzvorteile eines Schaltreglers mit der niedrigen Rauschleistung eines Linearreglers zu kombinieren.
   
• Dioden (Extern): Aufgrund der geringen Anzahl benötigter externer Komponenten bieten sich TVS-Dioden (Transient Voltage Suppressor) zum weiteren Schutz der Eingangs- und Ausgangsseite an. Empfehlung: Wählen Sie eine TVS-Diode mit einer Nennspannung VRWM von 15V oder 18V (muss knapp über der max. Eingangsspannung (14V) liegen, um im Normalbetrieb nicht zu leiten) aus dem ETEK-Sortiment, um eine sichere Sperrung bei maximal 14V Eingang zu gewährleisten. Greifen Sie ausgangsseitig auf eine TVS-Diode, die nahe 5V liegt, sie darf aber die max. Betriebsspannung der Last nicht überschreiten.

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