锂离子电池充电器设计

论文摘要

锂离子电池具有体积小、质量轻、比能量高、寿命长、可快速充电等优点。相较于其它类型的电池而言,具有明显优越的综合性能,竞争优势不可忽视。它的特点决定了它要求有性能完备的充电管理芯片。本文论述了一种锂离子电池充电器芯片的设计:在通过欠压闭锁电路检测充电条件满足之后,先对电压过低的电池进行涓流充电。当电池电压达到安全电平时,采用恒流-恒压充电方式对电池快速充电。当电池最终浮充电压达到4.2V时,充电过程终止。芯片采用最小电流恒压终止控制实现较高的精度,从而有效利用电池容量并防止电池的过充损坏。并且在芯片温度升高时,内部的热限制电路将自动减小充电电流。再结合其他控制和保护电路,实现了充电控制的智能化。芯片的设计采用0.6umBi-CMOS混合信号模型。通过对各模块和整体电路的功能进行HSPICE仿真,验证了设计的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 论文主要工作和章节安排
• 第二章 锂离子电池特性和充电方法
• 2.1 锂离子电池化学原理
• 2.2 锂离子电池充放电特性
• 2.3 可充电电池主要充电方法
• 第三章 锂离子电池充电器系统分析
• 3.1 锂离子充电方法及其控制方法
• 3.2 芯片的描述
• 3.3 芯片的工作过程
• 第四章 芯片具体电路实现
• 4.1 带隙基准电压源模块
• 4.1.1 基准电压源特点
• 4.1.2 带隙基准电压源的基本原理
• 4.1.3 带隙基准电压源的设计
• 4.1.4 电压调节模块
• 4.2 欠压锁定模块
• 4.3 涓流恒流充电电路
• 4.3.1 充电模式选择比较器C3
• 4.3.2 电流放大器CA
• 4.4 恒压充电电路
• 4.5 过热保护电路
• 4.5.1 热限制技术
• 4.5.2 温度放大器TA
• 4.6 充电终止和再启动电路实现
• 4.6.1 充电终止比较器C2
• 4.6.2 再充电比较器RECHARG
• 4.7 手动停机电路
• 4.8 采样匹配电路
• 4.8.1 采样匹配放大器MA
• 4.8.2 功率管衬底高电平选择电路
• 4.9 时钟控制电路
• 4.9.1 振荡器设计
• 4.9.2 计数器设计
• 4.10 芯片系统应用及整体仿真
• 4.10.1 应用信息
• 4.10.2 整体仿真
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献