耗盡型工藝實現鋰電池充電保護芯片的設計

便攜式電子產品正向輕量化、超小型化發展，為此鋰電池得到廣泛使用，比較常見的正極材料為鈷酸鋰和錳酸鋰的鋰電池，還有磷酸鐵鋰電池和磷酸鐵錳電池等。鋰電池以能量高、壽命長、無記憶性、無污染等特點排在電池行業的最前列。但是鋰電池和其他很多類型的電池相同極易出現過充電、過放電等現象，這些情況對鋰電池更容易造成損害，從而縮短它的使用壽命。所以要求鋰電池充電應具有一級保護功能。

目前國內還沒有這種電池保護的核心技術，本文設計了一種鋰電池充電保護電路，此保護電路的電壓、電流源基于耗盡型工藝設計，便于實現低功耗。另外此保護電路的供電電壓來源于電池電壓，所以要求此保護芯片在電池電壓變化范圍（1~8V）內正常工作。本文設計的保護電路以低功耗、高精度、高能量密度、高內阻、高安全性等特性脫穎而出，因此這種鋰電池保護電路的使用得到了普及。

1系統結構的設計

此芯片是單節電池的保護電路并且過電壓、過電流的測試延遲時間是可改變的，其系統設計框圖如圖1所示，芯片設計VDD、VSS、Dp、CO、DO、VM6個引腳。通常情況下，即電池沒發生過充電、過放電事件時，CO、DO都為高電平，Dp端子懸空，圖1中右半部分的6個MOSFET是耐高壓管。

工作原理是通過監視連接在VDD和VSS之間的電池電壓及VM和VSS之間的電壓差控制充電器的充電和放電。

1.1通常狀態的設計

如圖1所示，通常狀態下，即電池電壓在過放電測試電壓（VDL）以上且在過充電測試電壓（VCU）以下，VM端子的電壓在充電器測試電壓（VCHA）以上且在過電流1測試電壓以下的情況下，設計振蕩器模塊不工作，充電控制用MOSFET和放電控制用MOSFET的兩方均打開。這時可以進行自由的充電和放電。

1.2過電壓測試的設計

當電池出現過充電時，過充比較器跳變，過充電測試電壓VCU從H變成L,經過過充電測試延遲時間后，禁止電池充電。同時，電路的輸出TCU為H,經過一個反饋電路使過充電比較器的輸入電壓升高，所以電池電壓非得下降更多才能使比較器輸出變為H.這就實現了過充電滯后電壓的設計過程。

當電池過放電時，過放電測試電壓VDL從H變為L,經過時間TDL后，禁止電池放電。此時，通過0V充電禁止模塊使VM升高，從而五個比較器的使能端SD跳變為無效狀態，此時電路中的五個比較器都不工作，而且振蕩器也不工作，電路進入休眠狀態。當VM降低使SD再次發生改變時，電路解除休眠狀態。休眠狀態的電流不能超過100nA.

1.3過電流測試的設計

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