高精度多模式鋰電池智能充電管理芯片的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著IC技術(shù)的發(fā)展，手持設(shè)備的種類和數(shù)量日益增多，而作為手持設(shè)備的核心，電池被賦予的期望也變得越來越高，傳統(tǒng)儲(chǔ)能電池的不足開始顯現(xiàn)出來。新興能源鋰電池以其比能量高、無污染、容量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)被稱為21世紀(jì)發(fā)展的理想能源并成為當(dāng)今市場(chǎng)上儲(chǔ)能設(shè)備的主流。但是鋰電池在使用時(shí)也有著備受關(guān)注的安全性問題：過充電以及高溫都會(huì)使鋰電池有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)；過放電會(huì)減少鋰電池的壽命甚至?xí)p壞鋰電池。在鋰電池充放電期間對(duì)其采取一定的保護(hù)措施是非常有必要

2、的，因此對(duì)高可靠性、高精度、安全快速的電池充電管理芯片的研究具有十分重要的意義。
　　本設(shè)計(jì)采用CSMC0.5um BCD工藝，根據(jù)Buck型開關(guān)轉(zhuǎn)換器的工作原理，分析并設(shè)計(jì)了一款高精度多模式的鋰電池智能充電管理芯片。本文所設(shè)計(jì)的鋰電池充電管理芯片對(duì)鋰電池充電時(shí)采用三段式充電模式：預(yù)充電涓流模式，恒流模式以及恒壓模式。由于涓流模式充電使系統(tǒng)工作在非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM），而恒流模式充電時(shí)系統(tǒng)工作在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM），因此本設(shè)計(jì)

3、采用峰值電流模脈沖混合調(diào)制模式（PFM-PWM）控制方式，以提高對(duì)電源電壓與負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。為了能夠適應(yīng)寬的輸入電壓范圍，引入了斜率補(bǔ)償技術(shù)，增加了系統(tǒng)的帶載能力；此款芯片最大可編程充電電流高達(dá)2A并可外部設(shè)定安全充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了與用戶的交互式管理；同時(shí)通過修調(diào)技術(shù)使電池充電終止電壓精度高達(dá)±0.75％，且可外部設(shè)定對(duì)一節(jié)或者串聯(lián)的兩節(jié)鋰電池進(jìn)行充電。本設(shè)計(jì)還根據(jù)日本電池協(xié)會(huì)頒布的安全規(guī)范集成了NTC電池溫度實(shí)時(shí)

4、監(jiān)測(cè)調(diào)整充電電流以及充電終止電壓的充電模式。此外，芯片集成了逐周期限流保護(hù)電路、芯片過溫保護(hù)電路、電池過充保護(hù)電路，壞電池檢測(cè)等保護(hù)電路，提高了充電速率的同時(shí)又確保了鋰電池充電的安全性。
　　文章首先介紹了鋰電池的發(fā)展歷程、鋰電池的充電原理和充電方法以及現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用比較多的充電管理芯片，然后闡述了Buck型開關(guān)變換器的原理和特點(diǎn)，對(duì)比了電流控制模式和電壓控制模式的優(yōu)缺點(diǎn)，再根據(jù)Buck型開關(guān)變換器的基本拓?fù)浼軜?gòu)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行