隨著智能時代的來臨,各種便攜式電子產(chǎn)品極大豐富和方便了人們的生活。近年來,移動電源的市場規(guī)模達到了前所未有的發(fā)展,從而促進二次充電電池發(fā)展。鋰電池由于具有綠色、高能量密度等特性,常用作二次充電電池。然而在過充放電的異常情況下,鋰電池內(nèi)部物質(zhì)會受到破壞,嚴重時會引起燃燒爆炸,造成安全事故。因此,鋰電池在充放電時需匹配相應(yīng)的保護電路,目的在于對鋰電池的充放電過程實施監(jiān)測和保護�；诖吮尘�,本文開展了單節(jié)鋰電池充放電保護電路的研究與設(shè)計。主要包括以下內(nèi)容:首先,分析了鋰電池充放電保護電路的基本功能和工作狀態(tài),并在此基礎(chǔ)上確定了保護電路的系統(tǒng)架構(gòu)。其次,基于SMIC 0.18μm BCD工藝,采用分段線性補償技術(shù)和電壓預(yù)調(diào)整技術(shù)設(shè)計一種用于單節(jié)鋰電池充放電保護電路的MOS帶隙基準(zhǔn)電路。仿真結(jié)果顯示,在-40℃~125℃溫度范圍內(nèi),本文所設(shè)計的帶隙基準(zhǔn)電路的溫度系數(shù)為3.1ppm/℃,電源抑制比為-102dB@10kHz。第三,采用SMIC 0.18μm BCD工藝,對過溫保護電路、過充放電壓比較器、過電流保護電路、振蕩器電路、分頻器電路和邏輯控制電路等鋰電池充放電保護電路的功能模塊進行設(shè)計。其中,過充放電壓比較器采用遲滯比較器結(jié)構(gòu),檢測精度達到±30mV。為了防止高溫對電路安全性和穩(wěn)定性的影響,設(shè)置當(dāng)溫度超過106℃時,保護電路停止工作。最后,對鋰電池充放電保護電路進行了系統(tǒng)設(shè)計,并采用SMIC 0.18μm BCD工藝對整個保護電路進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明,保護電路具備過充放電、過放電流和短路保護功能。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM912
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 鋰電池及其保護芯片的概述
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究與發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究與發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 鋰電池充放電保護電路的功能和架構(gòu)
    2.1 充放電保護電路的應(yīng)用
    2.2 充放電保護電路的工作狀態(tài)
        2.2.1 過充電壓保護狀態(tài)及其釋放
        2.2.2 過放電壓保護狀態(tài)及其釋放
        2.2.3 放電過電流保護狀態(tài)
    2.3 鋰電池充放電保護電路的實現(xiàn)原理
        2.3.1 過充電壓保護電路的工作原理
        2.3.2 過放電壓保護電路的工作原理
        2.3.3 過放電流保護的工作原理
        2.3.4 過溫保護的工作原理
    2.4 鋰電池充放電保護電路整體框架和設(shè)計指標(biāo)
        2.4.1 保護電路的整體框架
        2.4.2 保護電路的設(shè)計指標(biāo)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 鋰電池充放電保護電路的帶隙基準(zhǔn)子電路的設(shè)計
    3.1 帶隙基準(zhǔn)的基本原理
        3.1.1 負溫度系數(shù)電壓
        3.1.2 正溫度系數(shù)電壓
    3.2 BJT帶隙基準(zhǔn)電路的設(shè)計
        3.2.1 傳統(tǒng)一階BJT帶隙基準(zhǔn)
        3.2.2 低壓一階BJT帶隙基準(zhǔn)
        3.2.3 帶隙基準(zhǔn)電路誤差放大器設(shè)計
    3.3 MOS帶隙基準(zhǔn)電路的設(shè)計
        3.3.1 典型的亞閾值區(qū)MOS帶隙基準(zhǔn)
        3.3.2 無BJT的 MOS帶隙基準(zhǔn)電路
        3.3.3 低溫漂的高階MOS帶隙基準(zhǔn)電路
        3.3.4 高PSRR低溫漂的MOS帶隙基準(zhǔn)電路
    3.4 本章小結(jié)
第4章 鋰電池充放電保護電路其他電路模塊的設(shè)計
    4.1 偏置電路和參考電壓電路設(shè)計
        4.1.1 偏置電路設(shè)計
        4.1.2 參考電壓電路設(shè)計
    4.2 過溫保護電路設(shè)計
    4.3 過充電壓比較器電路的設(shè)計
    4.4 過放電壓比較器電路設(shè)計
    4.5 過電流保護電路的設(shè)計
    4.6 振蕩器電路設(shè)計
        4.6.1 張弛振蕩器設(shè)計
        4.6.2 環(huán)形振蕩器設(shè)計
    4.7 本章小結(jié)
第5章 鋰電池充放電保護電路的系統(tǒng)設(shè)計
    5.1 充放電保護電路的系統(tǒng)設(shè)計
        5.1.1 分頻器電路設(shè)計
        5.1.2 邏輯控制電路模塊設(shè)計
    5.2 充放電保護電路仿真驗證
        5.2.1 正常狀態(tài)下的功能仿真
        5.2.2 過充電壓保護功能和釋放的仿真
        5.2.3 過放電壓保護功能和釋放的仿真
        5.2.4 過放電流保護功能的仿真
        5.2.5 短路保護功能的仿真
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果

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本文編號：2871255