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浙

江

大

学

报（工学版）

第４２卷

充电模式下，图３（ｂ）中的ＰＭＯＳ管Ｍ４关断，ＶＡ

不起作用．随着Ｖ。ＡＴ的逐渐升高，ＶＡ输出级中的

ＰＭＯＳ管Ｍ４逐渐导通．由于ＶＡ输出级的下拉电流

源Ｍ２与图２中的ＣＡ共用，此时Ｍ４将逐渐抽取Ｍ２

的电流，使ＣＡ输出级中ＰＭＯＳ管Ｍ３的电流逐渐减

小．当Ｍ２的电流完全提供给Ｍ４时，ＣＡ输出级中的

Ｍ３关断，使镜像ＰＭＯＳ管Ｍ０与Ｍ１的栅极电压完

全由ＶＡ控制，充电电路进入恒定电压充电模式．这

种渐进的电流抽取方式，可以实现恒定电流充电模式

向恒定电压充电模式的平稳过渡．

在恒定电压充电模式下，ＶＡ的输出信号ＶＰＧ

随ＶＢＡ，升高而迅速升高，导致ＪＢＡ。减小，因而将使

Ｖ队，升高速率减小．由于Ｍ０与Ｍ１组成镜像结构，

此时流过Ｍ０的电流ＩＰＲｏＧ也将迅速减小．当ＪＰＲ。Ⅺ减

小到０．１／Ｒ啉Ｂ

Ｖ时，通过对Ｖ。信号的检测即可实

现自动结束充电．由于恒定电压充电模式下锂电池

电压升高速度较慢，而充电电流减小速度较快，采用

这种充电结束检测方式精度较高．

（ａ）原理图

Ｌ………………一

（ｂ）电路结构图

图３恒定电压充电模式实现电路

Ｆｉｇ．３

Ｃｉｒｃｕｉｔ

ｔｏ

ｒｅａｌｉｚｅｃｏｎｓｔａｎｔ—ｖｏｌｔａｇｅｍｏｄｅ

１．４高温调节模式

大电流充电容易导致锂电池的温度升高，而过

高的温度将对锂电池造成永久损坏，因而充电过程

中应对温度进行控制．由于实际应用中，锂电池与充

电保护芯片封装在一起，可以认为两者温度相同．本

设计采取的方案是，当充电电路温度上升到８０℃

时，减小充电电流以减小发热；如果温度继续升高超

过１２０℃，则关断电路，停止充电．高温调节模式的

实现电路如图４所示．

如图４（ａ）所示，ＴＡ将电路温度口与参考温度

口“进行比较，ＴＡ的输出信号ＶＰＧ随口升高而升高．

由图２、３可知，镜像ＰＭＯＳ管Ｍ０与Ｍ１的栅压

ｙＰＧ还受ＣＡ与ＶＡ的影响．为了实现各个控制参数

间的竞争关系，在ＴＡ的输出信号与Ｖｍ之间加入

一个二极管，如图４（ｂ）所示．只有当ＴＡ输出电压

（ａ）原理图

（ｂ）电路结构图

图４高温调节模式实现电路

Ｆｉｇ．４

Ｃｉｒｃｕｉｔ

ｔｏ

ｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｍａｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ

比ＣＡ、ＶＡ的输出电压高一个二级管开启电压以上

时，ＴＡ才能获得对、，ＰＧ的控制权，即当温度足够高

时，高温调节电路才开始起作用．充电保护芯片检测

温度的实际结构如图４（ｂ）所示，即当温度升高时，

与温度成正比的电流ｊ盯一Ｔ增大，使ＴＡ的负输入信

号Ｋ减小，从而使ＴＡ输出信号增大．

１．５

充电保护芯片的整体工作状态转换

锂电池充电保护芯片包含恒定电流充电、恒定

电压充电、高温调节以及充电完成后的等待模式，其

中恒定电流充电模式还包括小电流与大电流充电两

个过程，而高温调节可视为其他充电模式的特殊状

态．此外，在锂电池充电完成后，如果因为工作放电

导致电池电压下降，应该使电路重新进入充电状态．

实际应用中还应该考虑在充电电路的供电电压太

低、电路温度过高等不利条件下，关断充电电路，以

保护电路和电池．

锂电池充电保护芯片的整体状态转换如图５所

示．其中，在锂电池充电完成后，如果当ＶＢＡＴ下降到

４．０５

Ｖ以下时，电路将重新进入充电状态．而在充

电及等待模式下，如果电路供电电压ｙＤＤ太低或者口

过高，充电电路将进入关断状态，等待条件改善后再

重新开始充电．

图５充电保护芯片的状态转换

Ｆｉｇ．５

ＳｔａｔｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｃｈａｒｇｅＩＣ

５Ｖ

万方数据