一种锂离子电池充电器芯片的设计

一种锂离子电池充电器芯片的设计

论文题目: 一种锂离子电池充电器芯片的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 彭颖

导师: 应建华

关键词: 锂离子电池,充电器,快速充电技术,恒流充电,恒压充电,热限制,带隙基准

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 锂离子电池具有体积小、质量轻、比能量高、寿命长、可快速充电等优点。相较于其它类型的电池而言,具有明显优越的综合性能,竞争优势不可忽视。它的特点决定了它要求有性能完备的充电管理芯片。本文论述了一种锂离子电池充电器芯片的设计。该充电器的工作电压为5 V。对电池的充电电压固定于4.2 V,充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。可编程充电电流最大可达800 mA。针对电池的充电特性,本芯片的设计采用了锂离子快速充电技术:根据电池每一个充电阶段来设计充电器的各项功能,以求达到对电池安全快速地充电的目的。基于这一技术,论文详细论述了本充电器芯片的系统设计:在通过欠压闭锁电路检测充电条件满足之后,先对电压过低的电池进行涓流充电。当电池电压达到安全电平时,采用恒流-恒压充电方式对电池快速充电。当电池最终浮充电压达到4.2 V时,充电过程终止。芯片采用最小电流恒压终止控制实现较高的精度,从而有效利用电池容量并防止电池的过充损坏。本设计整合了涓流/恒流充电技术,恒压充电技术和热限制技术,并且设计了充电终止、自动再启动和手动停机的功能。芯片中设计了一种BiCMOS带隙基准电压源产生1.21 V的基准电压,作为其它各部分电路的参考电压。对应于每一项技术或功能,文中介绍了各个电路模块的结构和工作原理。芯片的设计采用0. 6μm BiCMOS混合信号模型。通过对各模块和整体电路的功能进行Spectre仿真,验证了设计的可行性。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 锂离子电池充电器的现状及发展趋势

1.2 论文的目的和意义

1.3 论文的组织结构

1.4 本人所做工作概要

2 锂离子电池充电器系统分析

2.1 锂离子电池快速充电技术

2.2 充电器的基本设计

2.3 锂离子电池充电器芯片工作原理及系统分析

3 锂离子电池充电器快速充电技术及其电路实现

3.1 涓流/恒流充电技术及实现电路

3.2 恒压充电技术及实现电路

3.3 热限制技术及实现电路

3.4 充电终止和再启动及实现电路

3.5 欠压闭锁及实现电路

3.6 手动停机及实现电路

3.7 采样匹配及其实现电路

3.8 带隙基准电压源

4 仿真结果分析

4.1 单元电路仿真结果及分析

4.2 充电器整体电路仿真结果及分析

5 结论

致 谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2006-04-12

参考文献

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  • [3].车载充电器辅助电源系统的高效设计[D]. 郑嘉伟.合肥工业大学2016
  • [4].串联谐振式电网充电器及其控制系统研究[D]. 于晓鹏.华中科技大学2015
  • [5].恒流恒压模式锂离子电池充电器的设计[D]. 杨明华.苏州大学2015
  • [6].矿用铅酸蓄电池充电器关键技术研究[D]. 许明艳.安徽理工大学2014
  • [7].电动汽车车载Z源集成充电器的研究[D]. 杨波.哈尔滨工业大学2013
  • [8].多源数码充电器的研制[D]. 郭林亮.合肥工业大学2011
  • [9].锂离子电池充电器设计[D]. 姚和平.西安电子科技大学2008
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