RVPW012-FJ2-CT

  • 4V~80V Ultra-wide Range of Input Voltage
  • PSR Feedback Minimum Sampling Time as low as 0.4μS
  • Turn on in Boundary Conduction Mode (BCM) at the Heavy Load
  • Integrated 132V/0.2Ω LDMOS
  • Integrated Lossless Current Sampling
  • Programmable Peak Current
  • Programmable Power MOSFET Driving Speed
  • Programmable Input Undervoltage and Overvoltage Protection
  • Short Circuit Protection, and Over Temperature Protection
  • Decrease the Operating Frequency to Improve Efficiency Under Light-load Conditions
  • Programmable Power MOSFET Driving Speed
  • Programmable Feedforward Compensation
  • Programmable Soft Start
  • Internal PSR Loop Compensation
  • Output Diode Voltage Drop Temperature Compensation
  • QFN5x5 Strong Heat Dissipation Packaging

RVPW012 is a flyback converter that achieves voltage regulation by sampling the primary winding of the transformer, enabling Primary Side Regulation (PSR) feedback at operating frequencies of several hundred kHz. Its internal output voltage sampling circuit requires a sampling voltage time width as short as 400 nanoseconds. The built-in loop compensation circuit, featuring a fast dynamic response, ensures excellent stability and responsiveness of the switching power supply.

RVPW012 integrates multiple control functions and requires only simple peripheral components, which can be configured according to actual design needs. It supports three key functions-startup, feedforward compensation, and programming the shutdown speed of the internal power MOSFET-using external resistors. Additionally, the peak current of the power MOSFET can be programmed via a resistor for “lossless” current sensing. With two resistors, both input undervoltage and overvoltage protection thresholds can be set simultaneously. The device also includes comprehensive protection features such as overload protection(OLP), output short-circuit protection(SCP), output overvoltage protection(OVP), and overtemperature protection(OTP). It is capable of self-recovery once abnormal conditions are resolved, thereby maximizing the reliability of the switching power supply system.

Solutions based on this IC/Transformer combination (available board mounted or as individual components)

  Part Number Power (W) Isolation (kV) Vin (V) Main Vout (V) Primary IC Transformer Secondary IC
1
Neu
10 1.5 40 - 60 5
Attributes RVPW012-FJ2-CT
Product Category IC
Vin (V) 4 - 80
Main Vout (V) 2 to 999
Output Voltage Range (V) 2 - 999
MAX Iout (mA) 7
Mounting Type SMD (pinless)
Package Style QFN5x5
Length (mm) 5.1
Width (mm) 5.1
Height (mm) 0.8
MIN Operating Temp (°C) -40
MAX Operating Temp (°C) 125
Protections OCP, OTP, OVP
Directives Halogen-free, REACH, RoHS 2+ (10/10)
Packaging Type Moisture Barrier Bag
Operating Modes Current Mode
Warranty 1 Year
Config 1 Channel
Topology Flyback
Number of Phases 1
Functional Features Enable, Soft Start, Variable Switching Frequency
MIN Switching Frequency (kHz) 1.15
MAX Switching Frequency (kHz) 330
MIN Storage Temperature (°C) -55
MAX Storage Temperature (°C) 150
Die Zuverlässigkeit hängt von der Qualität der Bauteile, dem Wärmemanagement, den Schutzfunktionen und einem korrekten elektrischen Design ab.
IoT-Geräte benötigen in der Regel hocheffiziente, kompakte und stromsparende DC/DC-Wandler, um die Batterielebensdauer zu maximieren.
Bei industriellen Netzteilen müssen Zuverlässigkeit, große Eingangsspannungsbereiche, Schutzfunktionen und hoher Wirkungsgrad im Vordergrund stehen. Außerdem sollten sie im typischen industriellen Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +85°C funktionieren.
Mikrocontroller werden in der Regel über rauscharme DC/DC-Wandler oder lineare Regler mit Strom versorgt, die sehr stabile Spannungsversorgungen liefern. Da der Eingangsstrom von Mikrocontrollern sehr dynamisch ist, ist ein schnelles Einschwingverhalten erforderlich, um die Stabilität bei plötzlichen Schwankungen der Rechenlast aufrechtzuerhalten.
Buck-Boost-Wandler werden häufig eingesetzt, wenn die Eingangsspannung über und unter der gewünschten Ausgangsspannung schwanken kann. Diese Topologie eignet sich beispielsweise ideal zur Aufrechterhaltung einer festen Spannung von 12V aus einer 12V-Batterieversorgung, bei der der Ladezustand der Batterie während des Entladens oder Ladens schwanken kann.
Ein Wandler-IC integriert in der Regel die Leistungsschalter intern und bietet so eine kompaktere Lösung. Im Gegensatz dazu steuert ein Controller-IC das Schaltverhalten externer Leistungskomponenten wie MOSFETs, Induktivitäten und Transformatoren.
Ein asynchroner Wandler verwendet eine Diode als Gleichrichterelement, was zu einem einfacheren Design führt, jedoch im Vergleich zu synchronen Alternativen typischerweise einen geringeren Wirkungsgrad aufweist.
Ein Buck-Boost-Wandler kann die Ausgangsspannung im Verhältnis zur Eingangsspannung sowohl erhöhen als auch senken, indem er eine oder mehrere Induktivitäten, einen High-Side- oder einen Low-Side-Schalter, Gleichrichter und eine Ausgangsfilterung nutzt.
Ein DC/DC-Controller-IC steuert das Schaltverhalten externer Leistungskomponenten wie MOSFETs, Induktivitäten und Transformatoren.
Ein DC/DC-Wandler-IC wandelt mithilfe von Schalttechniken und integrierten Steuerungsschaltungen einen Gleichspannungspegel in einen anderen um.
Ein synchroner Wandler ersetzt die herkömmliche Gleichrichterdiode durch einen MOSFET, wodurch Leitungsverluste reduziert und der Wirkungsgrad deutlich verbessert werden.
Push-Pull- und Full-Bridge-Topologien sind oft ungeregelt, wodurch sie sich am besten für den Einsatz mit geregelten Eingangsspannungsschienen eignen. Push-Pull wird für 3,3V- und 5V-Eingangsspannungsschienen bevorzugt, da der Eingangsstrom zwischen den Schalttransistoren aufgeteilt wird, wodurch mehr Leistung aus einem kleineren IC-Gehäuse gewonnen werden kann. Die Full-Bridge-Topologie wird für Eingangsspannungsschienen von 5V bis 24V bevorzugt, da die Eingangsspannungsbelastung auf die Schalttransistoren verteilt wird, wodurch höhere Eingangsspannungen effizient geschaltet werden können. Für geregelte Ausgangsspannungen, größere Eingangsspannungsbereiche oder Anwendungen mit höherer Ausgangsleistung ist die Flyback-Topologie aufgrund ihrer Vielseitigkeit und der Fähigkeit, galvanische Trennung zu gewährleisten, die bevorzugte Wahl.
Ein Boost-Wandler erhöht die Eingangsspannung auf eine höhere Ausgangsspannung mithilfe einer Induktivität, eines Low-Side-Schalters, eines Gleichrichters und eines Ausgangsfilters.
Ein Buck-Wandler reduziert die Eingangsspannung auf eine niedrigere Ausgangsspannung mithilfe eines hochfrequenten High-Side- oder Low-Side-Schalters, einer Induktivität, eines Gleichrichters und einer Ausgangsfilterung.
Wichtige Parameter sind unter anderem der Eingangsspannungsbereich, die Ausgangsspannung, der maximale Laststrom, die Schaltfrequenz, der Wirkungsgrad, die Größe und die thermische Leistung. Bei der Auswahl müssen diese Faktoren so aufeinander abgestimmt werden, dass die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung erfüllt werden, wobei sichergestellt wird, dass der IC innerhalb seiner sicheren thermischen und elektrischen Grenzen arbeitet und gleichzeitig der Platzbedarf auf der Leiterplatte minimiert wird.
Transistorgates haben definierte Schaltschwellen-Spannungen und erhebliche parasitäre Kapazitäten, was einen starken Ansteuerstrom erfordert, um schnell und effizient zu schalten. Um den vollen Einschaltstrom sicherzustellen, kann die Gate-Ansteuerung auf eine viel höhere Spannung (+15 bis +20V) ansteigen als die Schaltschwellen-Spannung (typischerweise einige Volt). Um sichere Ausschalteigenschaften zu gewährleisten, muss die Gate-Ansteuerung unter Umständen negativ werden (-3V bis -9V).
Bootstrap-Schaltungen erzeugen die Spannung, die erforderlich ist, um High-Side-Schalter über die Versorgungsspannung hinaus anzusteuern.
Die Gate-Ladung stellt die Ladungsmenge dar, die zum Ein- oder Ausschalten eines Transistors erforderlich ist, und bestimmt den benötigten Gate-Treiber-Strom. Sie ist entscheidend, da sie die Schaltgeschwindigkeit bestimmt.
Die Totzeit ist eine kurze Verzögerung zwischen Schaltvorgängen, um zu verhindern, dass beide Transistoren in einer Brückenkonfiguration gleichzeitig leiten, oder um eine vollständige Entmagnetisierung des Kerns in einer Push-Pull-Konfiguration zu ermöglichen.
Ein Gate-Treiber-IC dient dazu, das Gate von Leistungstransistoren wie MOSFETs, SiCs, GaNs oder IGBTs anzusteuern und liefert die für ein schnelles Schalten erforderliche Gate-Spannung und den entsprechenden Strom. Er fungiert als unverzichtbarer Puffer zwischen einem Steuersignal mit geringer Leistung und dem Gate des Hochleistungstransistors, gewährleistet effiziente Zustandsübergänge und schützt den Controller vor Hochspannungsspitzen.
Ein Halbbrücken-Gate-Treiber steuert zwei Schaltelemente, die in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet sind, um den Ausgang aktiv hoch- und herunterzuziehen.
Ein leistungsstarker Gate-Treiber reduziert Schaltverluste, indem er schnelle und kontrollierte Übergänge zwischen Ein- und Aus-Zuständen gewährleistet. Durch Ansteuern der Gate-Spannung auf die optimalen positiven und negativen Spannungen kann die volle Leistungsfähigkeit des Schalttransistors genutzt werden.
Ein korrektes PCB-Layout minimiert parasitäre Induktivität, reduziert Störgeräusche, verbessert die thermische Leistung und gewährleistet einen stabilen Betrieb des Wandlers.
Instabilität kann durch eine unsachgemäße Rückkopplungskompensation, ein schlechtes Layout oder eine ungeeignete Bauteilauswahl entstehen. Sie tritt typischerweise auf, wenn die Rückkopplungsschleife eine unzureichende Phasenreserve aufweist, wodurch der Ausgang oszilliert, anstatt sich einzupendeln.
EMI lässt sich durch ein optimiertes PCB-Layout, ordnungsgemäße Erdung, Abschirmung, Filterung und kontrollierte Schaltübergänge reduzieren.
Thermische Probleme lassen sich durch die Verbesserung der Kupferflächen auf der Leiterplatte, den Einsatz von thermischen Durchkontaktierungen, die Optimierung des Wirkungsgrads und die Gewährleistung eines guten Luftstroms mindern.
Entkopplungskondensatoren sollten so nah wie möglich an den Versorgungsanschlüssen des ICs platziert werden, um Rauschen und Spannungswelligkeit zu minimieren.
Power ICs werden häufig eingesetzt, wenn Entwickler maximale Flexibilität, geringere Kosten bei hohen Stückzahlen oder hochgradig kundenspezifische Leistungsarchitekturen benötigen.
Ein Power IC ist ein Halbleiter-Controller-Chip, der externe magnetische Komponenten wie Induktivitäten oder Transformatoren benötigt, jedoch häufig integrierte Leistungsschalttransistoren enthält. Ein Leistungsmodul integriert viele dieser diskreten Komponenten in einer einzigen, verpackten Lösung, was das PCB-Design vereinfacht und die Gesamtentwicklungszeit verkürzt.
Leistungsschalttransistoren unterscheiden sich in erster Linie in ihrer Ansteuerung, ihrer Schaltgeschwindigkeit, ihrer maximalen Schaltspannung und ihren Leistungsgrenzen. Zu den wichtigsten Typen gehören MOSFETs (bis zu 100kHz, 600V, 1kW), SiCs (bis zu 500kHz, 3,3kV, 100kW), GaNs (bis zu 1MHz, 900V, 10kW) und IGBTs (bis zu 50kHz, 6,5kV, 1MW).

MOSFETs werden aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Integration am häufigsten in Schaltnetzteilen eingesetzt. SiCs und GaNs werden für Hochfrequenz-Schaltanwendungen verwendet, während IGBTs für Schaltanwendungen mit sehr hoher Leistung oder Hochspannung bevorzugt werden.
Ein Power IC (Power Integrated Circuit) ist ein Halbleiterbauelement, das zur Regelung oder Umwandlung elektrischer Leistung entwickelt wurde. Es vereint wesentliche Funktionen wie Rückkopplungsregelung, Schaltsteuerung, Schutzfunktionen und Energiemanagement auf einem einzigen Chip.
Ein PMIC ist eine integrierte Schaltung, die zur Steuerung der Stromverteilung in komplexen elektronischen Systemen entwickelt wurde. Er integriert in der Regel mehrere Spannungsregler, Stromsequenzierung, Batteriemanagement und Systemüberwachungsfunktionen in einem einzigen Halbleiterbauelement.
Zu den gängigen Typen gehören DC/DC-Wandler-ICs, PWM-Controller-ICs, Gate-Treiber-ICs, PMICs, lineare Regler und Batteriemanagement-ICs.
Power ICs erfordern in der Regel mehr externe Komponenten und ein sorgfältiges PCB-Design. Dieser Bedarf an zusätzlichen externen Bauteilen und einem komplexen Layout erhöht die Gesamtkomplexität der Entwicklung.
Zu den wichtigsten Vorteilen zählen eine hohe Integration, ein geringerer Footprint und ein verbesserter Wirkungsgrad. Integrierte Power ICs ermöglichen es Entwicklern, optimierte Stromversorgungslösungen zu erstellen, die speziell auf einzigartige Anwendungen zugeschnitten sind.
Power ICs werden in der Industrieelektronik, in Telekommunikationssystemen, in der Unterhaltungselektronik, in Automobilsystemen und in IoT-Geräten eingesetzt.
Power ICs ermöglichen effiziente Schalt-Topologien, optimierte Regelalgorithmen und schnelle Schaltfrequenzen, die Leistungsverluste minimieren.
Die galvanische Trennung erhöht die Sicherheit, verhindert Erdschleifen und schützt empfindliche Schaltkreise vor hohen Spannungen. Sie stellt sicher, dass kein direkter Strompfad zwischen Eingang und Ausgang besteht. Dies ist entscheidend, um Anwender vor Netzspannung zu schützen und zu verhindern, dass Störgeräusche oder Überspannungen die Niederspannungs-Steuerelektronik beschädigen.
Ein Transformator verfügt über zwei oder mehr Wicklungen und überträgt Energie zwischen Schaltkreisen, während eine Drossel Energie über eine einzige Wicklung in einem Magnetfeld speichert.
Ein Flyback-Transformator wird in Flyback-Topologien zum Speichern und Übertragen von Energie verwendet. Im Gegensatz zu Standardtransformatoren benötigt er einen Kernspalt, um während des „Ein“-Zyklus Energie zu speichern, bevor er diese an den Ausgang abgibt. Er verfügt in der Regel auch über eine Hilfswicklung, um den Controller mit Strom zu versorgen, sobald der Schaltkreis in Betrieb ist.
Ein Forward-Transformator überträgt Energie während der „Ein“-Phase des Schaltzyklus direkt von der Primär- zur Sekundärwicklung. Im Gegensatz zu einem Flyback-Transformator speichert er keine Energie in seinem Kern; stattdessen nutzt er eine Ausgangsinduktivität, um Energie zu speichern und den Stromfluss aufrechtzuerhalten, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
Ein Leistungstransformator überträgt Energie zwischen Schaltkreisen durch magnetische Kopplung und wird häufig zur Spannungsumwandlung und -trennung eingesetzt. Er überträgt Energie über den Magnetfluss im Kern und benötigt keinen Luftspalt.
Ein Trenntransformator sorgt für eine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreisen, um die Sicherheit zu gewährleisten und Störgeräusche zu reduzieren.
Zu den gängigen Materialien gehören Ferritkerne und Eisenpulverkerne, die aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften und ihrer Schaltfrequenzeigenschaften ausgewählt werden.
Das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung bestimmt das Spannungsumwandlungsverhältnis. Bei transformatorbasierten Wandlern wird dieses Verhältnis in der Regel angepasst, um den tatsächlichen Schaltungsverlusten Rechnung zu tragen. Beispielsweise verwendet ein Transformator, der für die Umwandlung von 5V auf 5V ausgelegt ist, oft ein Windungsverhältnis von 1:1,11.

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