鋰離子電池開關模式充電控制芯片的設計.pdf

1、近十幾年來,電子技術快速發(fā)展,特別是消費電子出現巨大的市場空間,便攜式電子產品成為未來的發(fā)展趨勢。各種便攜式電子產品功能日益增多,速度越來越快,體積卻逐漸縮小,這對其供電電池提出了長續(xù)航時間、輕便、高效的要求。鋰離子電池具有高能量密度、長壽命、高放電電壓、無污染、無記憶效應等獨特優(yōu)勢,因而成為了便攜式電子產品的理想供電電池。但鋰離子電池對充電過程的控制要求更為嚴苛,需要高精度的電流、電壓充電,分段的充電過程和完善的保護功能。本文針對高精

2、度、分階段等充電需求,設計了一款基于0.5μm標準CMOS工藝的開關模式充電控制芯片。
　　本文首先介紹了鋰離子電池的特性及充電控制方式,具體闡述了恒壓充電、恒流充電、恒流恒壓(Constant Current Constant Voltage,CC-CV)充電三種充電控制方式,分析了CC-CV充電方式的優(yōu)勢。然后介紹鋰離子電池充電系統(tǒng)設計,包括充電拓撲、環(huán)路控制模式選擇,接著計算了電感、電容等系統(tǒng)參數。最后,闡述了芯片內部關鍵功

3、能模塊的設計與仿真,包括帶隙基準電路、軟啟動電路、芯片欠壓保護電路、過熱關斷保護及RC振蕩器等功能模塊,并仿真驗證了整體電路功能。本文重點介紹了高精度的電流型帶隙基準電路設計和軟啟動、功率管驅動的實現。
　　本文設計的充電控制芯片整體版圖面積大小為3mm×2mm,采用0.5μm標準CMOS工藝流片,具有低成本優(yōu)勢。其中,1.25V的帶隙基準電壓源溫度系數為13ppm/℃,設計有 Trimming修調電路校正工藝角偏差,在-40~1