因?yàn)殇囯x子電池具有體積小、能量密度大、無記憶性、可循環(huán)次數(shù)多和低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),而成為了目前在便攜式電子設(shè)備中應(yīng)用最多的可充電電池,并且正逐步向智能家電、電動(dòng)汽車等其他領(lǐng)域發(fā)展。但是鋰離子電池在工作過程中,會(huì)遇到過電壓,過電流和過溫等異常狀況,使得電池的工作效率降低,使用壽命減少,甚至?xí)l(fā)生燃燒、爆炸等危險(xiǎn)情況。因此配套相應(yīng)的保護(hù)電路尤為重要。根據(jù)鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用需求,本論文設(shè)計(jì)了一款針對(duì)七節(jié)鋰電池的高精度保護(hù)芯片。所設(shè)計(jì)的保護(hù)芯片包括帶隙基準(zhǔn)模塊、電壓檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊、延時(shí)模塊、級(jí)聯(lián)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。由帶隙基準(zhǔn)模塊提供給其他檢測(cè)模塊相對(duì)應(yīng)的參考電壓;電壓檢測(cè)模塊單獨(dú)檢測(cè)每一節(jié)電池的電壓,當(dāng)其中一節(jié)電池電壓異常時(shí)則對(duì)整個(gè)電池包進(jìn)行保護(hù);電流檢測(cè)模塊可以檢測(cè)充放電電流,并設(shè)置了多段電流保護(hù)模式;通過延時(shí)模塊調(diào)節(jié)各種保護(hù)的延時(shí)時(shí)間,并且輸出邏輯控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊;通過驅(qū)動(dòng)模塊控制片外集成的充放電MOSFET管的開關(guān),以此來控制電池串的充放電回路。通過對(duì)整個(gè)芯片的各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行仿真分析,并進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)和實(shí)際芯片的測(cè)試,來驗(yàn)證芯片的功能性。與國內(nèi)外的同類產(chǎn)品相比,本文所設(shè)計(jì)的保護(hù)芯片利... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

保護(hù)芯片的系統(tǒng)架構(gòu)圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10CUVT和COVT腳分別為電池充放電保護(hù)延遲時(shí)間設(shè)定引腳，兩者均可通過外接電容進(jìn)行調(diào)節(jié)；CCTL和DCTL腳分別為充放電MOSFET的外部控制信號(hào)引腳，用于級(jí)聯(lián)設(shè)置；NONE是置空的引腳，目的是平均芯片兩邊的引腳數(shù)，方便芯片封裝。圖2-2鋰電池充放電保護(hù)芯片的典型外圍應(yīng)用電路在芯片的實(shí)際應(yīng)用中，為了減小噪聲的影響，防止產(chǎn)生芯片邏輯誤操作，通常會(huì)在外圍應(yīng)用電路中加入RC濾波電路，可以有效地減少輸入信號(hào)毛刺和抑制電源的波動(dòng)。另外，因?yàn)樾酒ㄟ^采樣分壓對(duì)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，如果外部電阻的阻值過大，則通過電阻分壓輸送進(jìn)芯片的電流就會(huì)很小，這樣會(huì)影響檢測(cè)的精度。因此，本文中的鋰電池保護(hù)芯片VC1~VC7腳的外圍RC濾波電路中電阻為1k，電容為0.1μF。另外，VCC腳的外接電阻的阻值為200。VSS腳的外接電阻為100，電容為0.1μF。CCTL和DCTL腳的外接電阻為10k，電容為5μF。CUVT和COVT腳的外接電容為0.1μF。VM腳的外接電阻為5k。OC腳的外接電阻分別為1M和500，OD腳的外接電阻分別為10M和5k。2.3.2保護(hù)電路的工作模式在芯片的實(shí)際使用當(dāng)中，當(dāng)接入芯片電源的時(shí)候，VCC端口電壓開始上升，放電MOSFET默認(rèn)關(guān)閉，當(dāng)VCC電壓超過啟動(dòng)電壓VPOR的時(shí)候，芯片會(huì)檢測(cè)各節(jié)電池充放電狀態(tài)是否正常。其中，當(dāng)CS端引腳檢測(cè)電壓超過充放電狀態(tài)檢測(cè)電壓VDSG的時(shí)候，電池組會(huì)被判定為放電狀態(tài)；當(dāng)CS端引腳檢測(cè)電壓低于VDSG的時(shí)候，電池組會(huì)被判定為充電狀態(tài)。在電池的工作狀態(tài)正常時(shí)，即保護(hù)芯片未檢測(cè)到電池的過充、過放、充放電過流和短路等異常情況，芯片不發(fā)生任何保護(hù)，充放

第二章充放電保護(hù)電路的功能架構(gòu)與工作模式11電MOS全部導(dǎo)通，電池組會(huì)正常的充放電。圖2-3是本文所設(shè)計(jì)的保護(hù)芯片的各個(gè)工作模式之間的轉(zhuǎn)化圖。圖中的Vcellx代表各節(jié)電池的電壓，X=1~7，總共包括四個(gè)異常狀態(tài)。其中，過充電狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)要高于過放電狀態(tài)，下面進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2-3工作模式轉(zhuǎn)化關(guān)系圖1、過充電保護(hù)：當(dāng)任意一節(jié)電池的電壓超過過充電保護(hù)電壓VCOV并且持續(xù)時(shí)間超過過充電保護(hù)延時(shí)時(shí)間TCOV，芯片就會(huì)進(jìn)入過充電保護(hù)狀態(tài)（COV），關(guān)閉充電MOSFET。當(dāng)每節(jié)電池的電壓都低于過充電恢復(fù)電壓VCOVR，芯片就會(huì)退出過充電保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)若無其他充電保護(hù)事件發(fā)生，則充電MOSFET會(huì)被打開，過充電保護(hù)狀態(tài)（COV）解除。2、過放電保護(hù)：當(dāng)任意一節(jié)電池電壓低于過放電保護(hù)電壓VCUV并且持續(xù)時(shí)間超過過放電保護(hù)延時(shí)時(shí)間TCUV，芯片就會(huì)進(jìn)入過放電保護(hù)狀態(tài)（CUV），關(guān)閉放電MOSFET。當(dāng)所有電池的電壓都被充電至過放電恢復(fù)電壓VCUVR及以上，或者VM腳的電壓低于1.4V，此時(shí)代表負(fù)載被移除或者充電器插入，則可退出過放電保護(hù)狀態(tài)。3、充電過電流保護(hù)：芯片設(shè)有二段充電過電流保護(hù)模式PCOC1和PCOC2模式。當(dāng)CS腳檢測(cè)電壓VCS超過充電過電流保護(hù)電壓VPCOCn（VCS≥VPCOCn），且延遲時(shí)間超過充電過電流保護(hù)延遲時(shí)間TPCOCn的時(shí)候（TD≥TPCOCn），就會(huì)觸發(fā)充電過流保護(hù)模式，此時(shí)充電MOSFET關(guān)閉。PCOC1和PCOC2只有在充電器解除時(shí)才會(huì)解除。4、放電過電流保護(hù)：芯片設(shè)有三段放電過電流保護(hù)模式，分別為放電PDOC1模式、PDOC2模式和PSC短路模式。當(dāng)CS腳檢測(cè)電壓VCS超過放電過電流保護(hù)電壓VPDOCn（VCS≥VPDOCn），且延遲時(shí)間超過放電過流保護(hù)延遲時(shí)間TPDOCn的時(shí)候

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：2979164