低功耗锂电池充放电保护芯片的设计.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
低功耗锂电池充放电保护芯片的设计
姓名:高俊
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:邹雪城
20060509
、重量轻、能量密度高、寿命长、环保性佳等优点,越来越多地取代镍镉电池、镍氢电池,在便携式电子产品如移动电话、笔记本电脑、摄录像机、数字相机、迷你光驱、掌上型终端机及游戏机中得到广泛运用,未来更可作为电动工具、电动自行车、电动机车的动力来源。锂离子电池的独特性质,决定了每一块锂电池中都需要嵌入一块锂电池保护芯片,以防止锂离子电池在充放电过程中有过充、过放、放电过电流以及短路等降低电池工作效率,缩短电池寿命和安全的异常现象出现。本文主要讨论了一种具有较完备功能、较低功耗的单节锂电池保护芯片的研究与设计。设计先按照芯片需完成的功能,确定系统的结构与模块划分,然后根据芯片需达到的性能指标,结合“自底向上”的原理图输入设计方法对主要模块进行设计,最后进行芯片的整体功能验证,从而达到设计的目的。本文的研究重点在于锂电池保护芯片的总体设计与低功耗实现,并就锂电池保护芯片的关键模块电路:基准电路、比较器电路、逻辑控制电路等的设计作详细描述与分析,从而完成芯片的前端设计。本设计采用的工艺,使用工具进行仿真,仿真结果显示,前端设计基本获得成功。关键词:锂电池保护低功耗弱反型基准电路比较器电平移位
华中科技大学硕士学位论文—甶,..’,琣琹瑃,,’,、Ⅳ.,,癇”甌琧,疭琻琫疭甀瑄甌,簆—
学位论文作者签名:南佚学位论文作者签名:峡朋石年歹月芦月丈胓年岁独创性声明学位论文版权使用授权书作及取得的研究成果。尽我所知,除文中己标明引用的内容外,本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明不保密本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工的法律结果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在年解密后适用本授权书。本论文属于朐谝陨戏娇蚰诖颉啊ⅲ指导教师签名:,
华中科技大学硕士学位论文髀课题研究背景及意义近年来,随着科学技术的不断进步与发展,越来越多的便携式电子产品如移动电话、笔记本电脑、个人数字助理⑸懵枷窕戎鸾テ占埃H嗣堑娜粘9ぷ和生活带来便利。由于这些产品均朝向无线化、可携带化方向发展,其关键性零组件——电源也往轻、薄、短、小的目标迈进,因此对于体积小、重量轻、能量密度高防止镉污染的环保需求下,镍镉电池慢慢被取代已成趋势。镍氢电池虽无环保问题,但是能量密度低,高温特性差及少许记忆效应等缺点,在产品应用上,已逐渐被锂离子电池所取代。二次锂电池具有工作电压高.⒛芰棵芏却重量轻、寿命长及环保性佳等优点,目前已大量应用于可携带式电子产品上,包括笔记型计算机、⑿卸缁啊⑸懵枷窕⑹窒嗷⒚阅愎馇⒄粕闲椭斩嘶坝戏机等等,未来更可作为电动工具、电动自行车、电动机车的动力来源。量,,,镍氢至年,镍镉电池需求量的年平均增长率为一%,镍氢电池需求量的年平均增长次锂电池产业的重要性,其未来需求及发展前景是相当看好的。市场动力。本课题所研究设计的就是一个低功耗单节锂离子电池保护电路,包括对于芯片具有与锂电池同样广阔的市场。它用途广、用量大,且与我们的日常生活密切相关,所以在此选择了本课题作为研究项目,希望本课题的顺利开发能帮助我们把握整个设计流程,学习理论联系实际。的二次电池需求相当迫切。小型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池及二次锂电池。在/根据日本芎涎芯克甑鞑楸ǜ嬖す溃澜缧⌒投蔚绯氐氖谐⌒枨电池的需求量达诳%拥绯氐男枨罅看诳%,作为与之配套的锂离子电池保护芯片也具有广阔的应用前景,强大的锂电池在充放电过程中可能出现的过充电、过放电、过电流以及短路的保护等。该芯片安装在锂电池块里面,一块锂电池里即嵌入一块锂电池保护芯片,因而该
华中科技大学硕士学位论文为‰%,而锂电池只有月沙な奔浯娣牛锂电池及其保护电路的介绍锂电池及其保护电路属于一个较为新兴的发展领域,因此在进入课题设计之前先对其基本知识进行一个简要的介绍。.绯氐幕咎氐年伏特发明电池,至今已有嗄甑睦罚诙问澜绱笳角埃绯鼗是以锌锰干电池和铅酸蓄电池为主。二次世界大战后由于空间技术、移动通信、导弹、航空航天等领域的快速发展以及现代人们对能源