第41卷第1期2011年2月

微电子学Microelectronics

Vol.41,No.1Feb.2011

一种多模式高稳定性锂电池充电芯片的设计

金会针,姜岩峰

(北方工业大学信息工程学院微电子系,北京100144)

摘 要: 对具有涓流、恒流和恒压等多模式充电锂电池线性充电器进行研究,提出了新型的恒流、恒压充电电路;对充电环路的稳定性进行研究,利用新型电路结构提高环路稳定性;最后,基于CSMC0.5 m混合CMOS工艺,对整个芯片进行实现。后仿真结果表明,芯片具有高精度、高稳定性的特点。

关键词: 线性充电器;锂电池;集成电路

中图分类号:TN432

文献标识码:A

文章编号:1004 3365(2011)01 0086 04

DesignofaMulti ModeandHighStabilityChargerforLi IonBattery

JINHuizhen,JIANGYanfeng

(CollegeofInformationEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,P.R.China)

ionbatterywasstu Abstract: Alinearchargerwithtrickle,constantcurrentandconstantvoltagemodesforLi

died.Anovelconstant currentandconstant voltagechargingcircuitwasproposed.Thestabilityofchargingloopwasimprovedbyusingthenovelcircuit.ThechargerICwasimplementedbasedonCSMC s0.5 mmix signalCMOStechnology.Resultsfrompost simulationshowedthattheproposedchargerICfeaturedhighresolutionandhighstability.

Keywords: Linearcharger;Li ionbattery;IntegratedcircuitEEACC: 2570D

仿真结果。

1 引言

2 充电芯片系统架构

锂电池因具有较高的能量重量比、可重复充电次数多、使用寿命长等优点,已经成为各种便携式电子产品的供电首选。锂电池充电电压过低不利于能量存储,当充电电压低于最优电压的1.2%时,将减少9%的能量

[1]

芯片总体电路结构如图1所示,具有恒流(CA)、恒压(VA)和温度热调整(TA)等三个充电环路。大功率管和采样管的尺寸比为1000 1,功率管栅极接5 A下拉电流源,匹配电路(MA)保证功率管和采样管漏极电压相等。改变外加电阻Rprog的大小,可以对充电电流进行编程。Vref3具有可选择的两个数值,当电池电压小于2.9V时,Vref3为0.1V,否则为1V。本文芯片采用涓流、恒流和恒压三种模式对电池充电。充电开始,检测电池电压,当电池电压低于2.9V时,采用涓流充电模式;当电池电压超过2.9V时,采用大电流的恒流充电模式;在电池电压为4.2V时,采用恒压充电方式,充电电

。过充电很容易造成电池的使用寿

[2,3]

命缩短。因此,性能良好的充电芯片对锂电池的使用具有很重要的作用

。

本文提出一种新型恒流、恒压充电电路结构,并对恒流、恒压和温度控制充电环路进行稳定性研究。提出的电流模温度调整电路有效控制了芯片温度。最后,基于CSMC0.5 m混合CMOS工艺,设计了一种采用涓流、恒流和恒压等多模式充电方式的高稳定性锂电池线性充电芯片,并给出电路版图和后

收稿日期:2010 04 26;定稿日期:2010 07 27