一种多模式的锂电池充电芯片的设计

摘要

随着科技的不断进步，便携式设备的应用越来越多，锂电池的使用也随之越来越广泛，逐步渗透到经济社会的更多领域，如何快速有效的对锂电池充电成为一个研究的热门课题，本文首先分析了电源管理技术和开关电源技术的发展历史，介绍了本课题的研究意义，接着，对锂电池充电技术做了介绍，比较了几种不同方式的优缺点，最后，本文设计了一款适用于便携式设备的多模式的锂电池充电芯片。
　　首先，了解锂电池充电芯片的特点和一些基本的技术指标，随后开始逐步设计分模块电路。本文设计的锂电池充电芯片，具有充电快速、高效的特点，采用恒流恒压相结合的充电方式（又叫三段式充电），输入电压较高，适用范围较广。除此之外，本芯片具有三种工作模式：充电模式、升压模式、高阻模式。其内部含有高频同步BUCK PWM变换器，具有较宽的占空比范围。而且，可通过I2C接口编程，从而控制芯片工作模式的切换。芯片具有高集成度的开关模式充电电路，既可以由外部USB电源供电，同时内部也含有一个升压稳压器，使得该芯片可以单独为USB设备充电。具有过温保护功能，当芯片工作温度较高时，可以及时停止工作，进而安全地保护芯片不被烧毁，具有的欠压封锁和过压保护等功能，可以在芯片电源电压不足或者超标的时候及时处理，防止芯片工作紊乱，保证芯片安全稳定地工作。
　　根据设计要求，本文先后对基准电压、振荡器、欠压保护、过温保护四个关键模块进行了设计，通过查阅相关资料，对四个模块进行了深入的思考和分析，列举了很多结构，比较了各种结构的优劣，在设计完成之后，分别使用Cadence和Hspice这两款电路仿真软件依次对四个模块进行了仿真验证，通过多次重复的调试电路，将遇到的各种问题基本解决，最后仿真结果达到了设计要求。然后又对整体电路进行了部分关键功能的仿真验证，仿真结果基本符合设计要求的指标。