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