鋰電池特性與智能管理IC芯片研究.pdf

1、隨著移動電話、筆記本電腦等便攜式產(chǎn)品的出現(xiàn)，人們的生活越來越便利和豐富多彩，它們的續(xù)航能力一直是人們關(guān)注的焦點，鋰電池憑借著其各方面的優(yōu)勢，成為便攜式電子產(chǎn)品不可或缺的一部分。但是由于鋰電池本身的電化學(xué)特性，其在使用過程中都必須帶有相應(yīng)的管理芯片。一款低功耗、高精度的管理芯片能夠讓鋰電池在使用時更安全、使用壽命更為長久。本文從鋰電池的化學(xué)特性與工作原理出發(fā)，通過對鋰電池充電方式的研究，分析各充電方式對鋰電池性能的影響，指出了鋰電池在充電

2、過程中要注意的問題，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一款高精度的鋰電池智能管理芯片。
　　鋰電池的充電方法大致來說可以分為兩大類，即常規(guī)充電法和脈沖充電法。常規(guī)充電方法中又包括恒流充電、恒壓充電、恒流恒壓充電三種。每種充電方法都各有優(yōu)劣，通過對各充電方法的分析研究，本文所設(shè)計的智能管理芯片所采用的充電方法為三段充電方法，它是在恒流恒壓充電法的基礎(chǔ)上考慮到電池可能會過度放電而增加了小電流預(yù)充的階段。充電的具體過程根據(jù)鋰電池所處的狀態(tài)來決定，若鋰電池

3、處于過放狀態(tài)下，則先用小電流對其進行激活和修復(fù)，此階段為預(yù)充電；待電池電壓達到一定值后，則用1A左右的電流對其進行快速充電，縮短充電時間，此階段為恒流充電；最后用一個恒定電壓對其充電，以確保電池被充滿，此階段為恒壓充電。
　　目前市場上有許多鋰電池充電管理芯片，它們大多只對鋰電池的充電過程進行管理與控制，或者只對鋰電池的放電過程進行保護。本文所設(shè)計的鋰電池智能管理芯片主要功能包括：充電過程的管理、過度充電保護及過度放電的保護。另外

4、，溫度對于鋰電池來說是一個非常重要的性能參數(shù)。溫度太高，可能會造成鋰電池永久性的損壞，更為嚴(yán)重的可能導(dǎo)致爆炸；溫度太低，鋰電池的充放電過程都不夠完全，能量利用率大大降低，造成很大程度的浪費。所以本文所設(shè)計的智能管理芯片還包括對電池溫度的保護，確保鋰電池工作時的溫度在0℃~60℃。
　　文章最后在CSMC0.5μm工藝下，通過Cadence/Spectre對所設(shè)計的電路進行仿真，并對仿真結(jié)果進行分析說明，通過仿真結(jié)果來驗證所設(shè)計電路