锂电池及锂聚合物电池保护电路的设计
关键字:锂电池
锂聚合物
电池
保护电路
CMOS
工艺
1 引言
近些年来,由于移动通信技术的快速发展,以及便携式电子产品的广泛应
用, 对电池的要求也越来越高。在电池技术的更新换代过程中,小型二次电
池受到普遍青睐,例如镍氢电池、锂电池、锂聚合物电池等。其中,锂电池产品以
高能量密度、长循环寿命、快速充放电、高电池电压、工作温度范围广、无记忆等优
异特性占据了很大份额。然而,锂电池产品在充放电过程中的过充电、过放电、放
电过电流及其它异常状态(例如负载短路),将会导致内部发热,可能引起电
池或其它器件的损害,严重影响到电池使用的安全性。因此,锂电池产品保护电
路的设计应用必不可少。本论文基于标准
CMOS 工艺,设计了一种全功能电池
保护电路。通过过放电检测输出端、过充电检测输出端的
CMOS 输出电平控制外
接的两个
N 沟道场效应开关晶体管的关断,从而达到对电池实施保护的目的。
具有高检测电压精度、低功耗、可靠性高等优点,可广泛用于移动电话、笔记本电
脑、
PDA、MP3 等产品中。
2 电池保护电路原理分析
本论文所设计的电池保护电路应用示意图如图
1 所示。实线框内为电池保护
电路的系统结构图,框外为外围器件连接示意图。
图
1 中,DOUT 为过放电检测的 CMOS 输出,COUT 为过充电检测的
CMOS 输出,VDD 为电池电压输入,VSS 为芯片接地引脚,DS 为响应延迟时
间缩短控制输入端,
V-为放电过流检测端。
在 充 电 时 , 若 电 池 电 压 高 于 过 充 电 检 测 电 压 并 保 持 相 应 的 延 迟 时 间 ,
COUT 端由高电位变为低电位,充电控制 MOS 管 MC 关断,芯片进入过充电
保护状态,停止充电。
在 放 电 时 , 若 电 池 电 压 低 于 过 放 电 检 测 电 压 并 保 持 相 应 的 延 迟 时 间 ,
DOUT 端由高电位变为低电位,放电控制 MOS 管 MD 关断,芯片进入过放电