一款线性锂电池充电管理芯片的设计

发布时间：2017-10-17 01:17

  本文关键词：一款线性锂电池充电管理芯片的设计

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【摘要】：电子产品的消费逐渐呈现出繁荣景象,与此同时市场对锂电池的需求量也在不断增加。具备成本低、结构简单、集成度高、精度高、功耗低等特点的锂电池充电管理芯片有着广阔的应用前景。本文设计了一款具备过温、过流、过充电、过放电等保护功能的三段式充电(涓流、恒流、恒压)的锂电池充电管理芯片。在电路设计方面,首先分析了锂离子电池充电管理芯片系统的架构和工作流程。其次,重点研究了具备二阶温度补偿的带隙基准电压源电路,与一阶带隙基准电压源相比提高了温度精度和温度抑制比。再次,对电流基准、各保护电路模块的设计进行了低功耗的研究,主要基于亚阈值区MOS管和无运放比较器两种技术。最后,简单介绍了系统其它控制模块、延时模块、以及检测模块的设计。论文采用华润上华0.5μm N阱工艺,在Cadence软件平台上进行电路设计与仿真。仿真结果表明,设计的芯片在-40-85℃范围内,在不同的工艺角下,涓流充电阶段电流最大值为0.102A,最小值为0.099A。恒流充电阶段电流最大值为1.019A,最小值为0.994A。恒压充电阶段电压最大值为4.26V,最小值为4.17V。二阶带隙基准源的温度系数为8.33ppm/℃。另外,过温、过流、过充电、过放电等保护电路工作正常,能很好保护Li离子电池。
【关键词】：锂离子电池 充电控制 保护电路 带隙基准
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 论文研究内容与组织结构11-12
• 2 芯片的系统设计12-18
• 2.1 芯片的功能与工作过程分析12-14
• 2.2 芯片的系统结构分析14-15
• 2.3 芯片的设计参数15-16
• 2.4 芯片的应用16
• 2.5 本章小结16-18
• 3 具有二阶曲率补偿的带隙基准电压源的设计18-26
• 3.1 基本原理和性能指标18-21
• 3.2 具有二阶曲率补偿的带隙基准电压源的设计21-25
• 3.3 本章小结25-26
• 4 低功耗模块电路设计26-44
• 4.1 低功耗电路设计的限制条件26-30
• 4.2 电路低功耗的设计方法30-32
• 4.3 低功耗基准电流源的设计32-35
• 4.4 低功耗保护电路的设计35-43
• 4.5 本章小结43-44
• 5 其他主要模块电路44-54
• 5.1 充电控制电路44-49
• 5.2 延时电路49-51
• 5.3 电池温度检测电路51-52
• 5.4 电源电压检测电路52
• 5.5 电池电压检测电路52-53
• 5.6 本章小结53-54
• 6 系统功能仿真54-60
• 6.1 芯片充电过程仿真波形54
• 6.2 系统corner仿真54-59
• 6.3 芯片性能指标的设定值与仿真结果的对比59-60
• 7 总结与展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65

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本文编号：1045979