高精度线性锂电池充电控制芯片的研究与设计

论文摘要

随着移动通信技术的迅速发展,便携式电子产品的应用也日益广泛,对电池的性能要求也越来越高。锂离子电池由于相比其他二次电池具有重量轻、体积小、电压高、能量密度大等优点,被广泛应用于便携式电子产品。但是锂离子电池充放电时对电压、电流和温度的要求非常高。所以研究高精度,智能型的锂电池充电电路和保护电路变的尤为重要。本文设计了一款线性锂离子电池充电控制芯片,适用于单节4.2V锂离子电池和锂聚合物电池。该芯片外围电路简单,仅需一个功率?PMOS?调整管和几个电阻电容就可以构成一个充电系统电路。芯片内部采用三阶段充电方式实现对电池的充电,即:预充电、恒流充电和恒压充电。芯片具有电池温度检测的功能,一旦电池温度不在设定的充电温度范围,则充电终止。同时,芯片还设计有温度保护、过流限制等保护电路,可以保证芯片正常、稳定的工作。电路采用Chrt?0.35μm工艺,用Cadence软件进行了仿真,仿真结果表明恒流精度在±1.5%范围内,恒压精度在±0.5%的范围内。并且用? Synopsys-Saber?软件和锂离子电池模型对整个系统级电路进行了功能仿真,结果表明芯片可以实现设计的充电功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 锂离子电池简介
• 1.2 锂离子电池充电方式简介
• 1.3 选题背景及意义
• 1.4 后续章节安排
• 第二章 芯片介绍及其应用电路
• 2.1 芯片整体介绍
• 2.1.1 芯片特点
• 2.1.2 芯片工作参数设计
• 2.2 芯片内部结构分析
• 2.2.1 芯片引脚描述
• 2.2.2 芯片内部框图描述
• 2.3 芯片典型应用
• 2.3.1 芯片典型应用电路
• 2.3.2 外围器件的选择
• 第三章 基本单元电路设计
• 3.1 运算放大器的设计
• 3.1.1 运算放大器的原理介绍
• 3.1.2 运算放大器的频率特性和补偿方案
• 3.1.3 运放的设计指标
• 3.1.4 运放的整体结构
• 3.1.5 运放的详细设计
• 3.1.6 运放的仿真
• 3.2 比较器设计
• 3.2.1 比较器设计
• 3.2.2 比较器的仿真
• 3.3 带隙基准电压的设计
• 3.3.1 带隙基准的基本原理
• 3.3.2 带隙基准电压源的设计
• 3.3.3 带隙基准电压源的仿真
• 3.4 基准电流源的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 芯片主要模块电路设计
• 4.1 电压调节电路设计
• 4.2 比较电路设计
• 4.3 电池温度检测电路设计
• 4.4 恒流及预充电路设计
• 4.5 恒压充电电路设计
• 4.6 限流电路设计
• 4.7 温度保护电路设计
• 4.8 充电终止电路设计
• 4.9 逻辑控制电路设计
• 4.10 输出级电路设计
• 4.11 本章小结
• 第五章 系统级电路仿真
• 5.1 典型的电池等效电路模型
• 5.2 Synopsys-Saber 软件介绍
• 5.3 系统级电路仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 版图设计
• 6.1 版图设计概述
• 6.1.1 匹配性问题
• 6.1.2 工艺兼容性
• 6.2 部分电路的版图设计
• 6.2.1 工艺结构的选择
• 6.2.2 设计规则
• 6.2.3 部分电路版图设计
• 第七章 总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果
• 附录 运算放大器的性能参数和仿真电路