单节锂离子电池保护芯片的设计

　　图7 电平转换电路及0V电池充电抑制电路

　　0V 电池充电抑制实现过程

　　0V 电池充电抑制功能发生在充电过程中，此时，IN_LCB=‘0’，IN_LC=‘1’，VA 为高电平。当电池电压VDD小于或等于1V时，M5关闭，另外，较小的电池电压使其内阻变小，接近内部短路。在这种情况下充电，充电电流一定很大，导致VM的电位下降很大，使M6 导通，VB由低电平转化为高电平，CO端输出电位接近VM电位。

　　模拟结果

　　 芯片的所有功能和主要参数均用HSPICE 进行了模拟验证。图8 给出了过充电保护检测和释放波形图，图9 给出了过放电保护检测和释放波形图，其中COMP_OC 为过充电比较器的输出信号，COMP_OD 为过放电比较器的输出信号；芯片的过充电和过放电检测精度约为30mV，在正常工作时消耗的电流为3.23uA，在待机状态时消耗的电流为0.15uA。

　　图8 过充电保护检测和释放波形图

　　图9　过放电保护检测和释放波形图

　　总　　结

　　 本文设计了一种单节锂离子电池保护芯片，它可用常规的P 阱或双阱CMOS工艺实现。为了提高检测异常情况的精度，芯片中引入了滤除干扰电路，放电过流采用三级保护机制，电压基准采用带隙基准源；为了降低功耗，采用了如下措施：将模拟电路偏置在弱反型区，引入了待机状态电路；另外，本文用巧妙的电路结构实现了待机状态电路、充电过流检测电路以及0V电池充电抑制电路。经过模拟验证，本文设计的芯片能有效防止锂离子电池在应用中所发生的过充电、过放电和过电流现象，并且具有良好的性能。