子母式多节串联锂电池组管理芯片设计

摘要

近年来，锂离子电池由于其高压高能比、无记忆效应、低自放电率等一系列卓越性能，已然成为便携式电子产品市场最常用的可充电电源，并开始在动力能源中逐步使用，常用于笔记本电脑和动力工具等。现有的多节串联锂电池组管理多用一块单片机配合多个专用保护芯片或采用高压工艺设计的专用管理芯片实现，成本高、可靠性差或精度低。鉴此，本文研究了锂电池的各种保护和管理方案，提出了一种新颖的子母式管理芯片系统，该系统适用于任意节数的锂离子电池组，每节电池配合一块子片采集电池状态信息，并通过独特的串联通信机制，将这些信息与相邻的子片通信处理，最后传递给母片，母片作为处理器处理这些信息并返回控制命令，同时母片完成与充电器及放电回路的直接沟通。特别的是，子片与母片均可用低压5V标准CMOS工艺实现，使低压工艺管理高压应用成为可能。
　　 该子母式系统除完成必要的充电过压一二级保护、放电欠压一二级保护、电池组温度保护等功能外，还通过独特的机制实现了充电时的快速均衡和放电时的PWM过流调制功能，此外还集成了控制LED的电量显示、计时、状态与报警指示等实用功能。

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致谢

1、绪论

1.1锂电池概述

1.1.1锂电池的特点

1.1.2锂电池的应用

1.2锂电池保护与管理电路

1.2.1锂电池保护与管理要求

1.2.2典型单节保护IC举例

1.2.3典型二级保护IC举例

1.2.4多节串联锂电池组管理IC举例

1.3课题研究意义

2、子母芯片式多节锂电池组管理系统

2.1系统框架概述

2.2子片结构与功能

2.3母片结构与功能

3、关键电路的分析与设计

3.1子片部分

3.1.1上电重置与电压基准

3.1.2充放电保护

3.1.3充电均衡电路

3.1.4信号传递电路

3.1.5充电系统仿真

3.2母片部分

3.2.1部分特殊电路与基准模块

3.2.2充电管理模块

3.2.3放电管理模块

3.2.4状态指示与报警电路

4、结论与展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果