LS0502SCD33S：单节超级电容保护IC的全方位解析

在硬件设计领域，为系统提供稳定的备用电源至关重要。今天我们就来深入探讨一款名为LS0502SCD33S的单节超级电容保护IC，它为备用电源应用提供了全面的解决方案。

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一、IC概述

LS0502SCD33S适用于带有备用存储电容或电容组的系统。它集成了输入过压、过流保护电路、反向阻断开关以及超级电容充电控制电路，具备多种可编程功能，采用DFN3X3 - 10封装。

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二、工作原理

（一）主电源正常时

当主电源存在且高于系统最小供电电压时，系统从输入电源获取电力。同时，集成的线性充电器以高达300mA的电流为存储元件充电。存储元件充满后，电路仅消耗2.5μA的电流，使超级电容或其他存储元件保持就绪状态。

（二）主电源移除时

主电源移除后，集成的反向阻断开关会阻止电流从系统轨流向输入。线性充电器开启，通过低电阻路径为系统轨提供高达2A的电流。

三、特点与优势

（一）宽电压范围

支持2.5V至5.5V的系统电压，输入额定电压为18V并具备过压保护功能，能够适应不同的电源环境。

（二）可编程特性

电容电压范围可在1.1V至5.3V之间编程，超级电容充电电流、输入过流保护等参数也都可以进行编程设置，而且阈值电压和电流具有±2%的精度，能满足多样化的设计需求。

（三）低功耗设计

就绪状态下的静态电流仅为2.5μA，有助于延长系统的待机时间。

（四）小尺寸封装

采用DFN封装，解决方案尺寸小，适合对空间要求较高的应用场景。

四、引脚定义与功能

引脚编号	引脚名称	描述
1	VIN	输入电源，连接到5V系统供电轨，并通过一个10μF电容旁路到地
2	PFB	输入电压感应输入，连接到从VIN到地的电阻分压器的中心点，与内部1.2V参考电压比较
3	ILIMT	输入过流保护设置引脚，通过连接一个电阻到地来设置输入过流保护级别
4	ICHG	充电电流输入，设置超级电容充电的最大电流水平
5	GND	接地
6	PFLTB	电源故障指示，开漏输入电源故障指示器
7	CFB	VCAP反馈，连接到从VCAP到地的电阻分压器的上点
8	NC	无连接
9	VCAP	超级电容连接，连接到两个超级电容堆栈的顶部
10	VSYS	内部系统的供电轨，主电源正常时从VIN获取电力，主电源故障时由超级电容供电
EP	EP	背面有外露焊盘

每个引脚都有其特定的功能和连接要求，在设计电路时需要严格按照这些要求进行连接，否则可能会影响IC的正常工作。

五、电气特性

（一）绝对最大额定值

包括各引脚对地的电压范围、ESD等级、焊接温度、结温范围和存储温度范围等参数。这些参数定义了IC能够承受的最大应力，超过这些值可能会损坏器件。

（二）推荐工作条件

输入电压范围为3.3V至5.5V，电容电压范围为0.8V至5.5V，工作温度范围为 - 40℃至 + 85℃，结温范围为 - 40℃至 + 125℃。在这些条件下，IC能够保证正常工作。

（三）电气参数

涵盖了输入电压范围、充电和备份供电电流、过压和过流保护阈值、超级电容充电器/放电器的各项参数等。这些参数在不同的测试条件下有具体的数值范围，对于电路设计和性能评估非常重要。

六、典型应用场景

LS0502SCD33S适用于多种场景，如手持工业设备、行车记录仪、物联网设备、智能电表以及带有可拆卸电池的便携式设备等。这些应用通常需要备用电源来保证系统的稳定运行，而LS0502SCD33S的特性正好满足了这些需求。

七、工作状态分析

（一）待机状态

满足特定条件时进入待机状态，此时M3 FET应保持关闭，M3体二极管需根据VSYS和VCAP电压进行切换。

（二）充电状态

当VSYS > VCAP，VIN可用且健康，VCAP低于设定点时进入充电状态，M3将以ICHG设置的电流限制关闭。同时，还需要考虑输入DPPM和软充电结束等特性。

（三）放电状态

当PFB低于阈值时，认为输入电源消失，OVP FET和理想二极管关闭，功率路径控制FET M3开启，将VCAP连接到VSYS。

（四）欠压锁定（UVLO）状态

当系统长时间依靠超级电容运行而未充电，VCAP电压过低时进入该状态，所有电路关闭，只有当VIN供电时才能清除该状态。

八、PCB布局与焊接参数

（一）PCB布局

高电流路径（GND、VIN、VSYS和VCAP）应靠近IC，采用短、直、宽的走线。输入电容和VSYS电容应尽可能靠近VIN/VSYS和GND引脚。推荐采用四层布局以获得更好的热性能。

（二）焊接参数

包括平均升温速率、预热和浸泡温度、时间、峰值温度、降温速率等参数。这些参数对于保证焊接质量至关重要，不同的封装厚度和体积对应不同的分类温度。

九、订购信息与尺寸规格

（一）订购信息

零件编号为LS0502SCD33S，标记为502SCS，封装为DFN3x3_10L，最小订购数量为5000/Tape & Reel。

（二）尺寸规格

详细给出了DFN3x3_10L封装的各个尺寸参数，包括长度、宽度、高度等，同时还提供了推荐的焊盘图案和载带与卷盘规格。

LS0502SCD33S是一款功能强大、应用广泛的单节超级电容保护IC。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理利用其可编程特性和保护功能，同时注意PCB布局和焊接参数，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。