本文针对于传统锂电池保护芯片中重要技术模块,进行了深层次的研究与优化,基于tsmc0.18um工艺设计了其中相关改进的核心模块。本着以超低功耗的理念,进行了整体芯片电路的设计和实现。对于过充电保护、过充电保护释放、过放电保护及过放电保护释放功能,只用单个单管比较器实现四个电压阈值保护的低功耗模块,采用迟滞比较器的特性来完成一组双阈值的比较器输出翻转,再通过电源电压高低来控制采样电压来区分另外一组的双阈值,从而完成单个比较器的四阈值翻转特性,利用带隙基准原理将比较器阈值进行零温度处理并进行电阻修调,修调后温漂最高值为29.08ppm,以保证阈值的精确度。为进一步优化功耗的损耗,在电路中加入两相非交叠时钟,两种相位的时钟通过控制两个比较器的核心结构的断开与连接工作,使电流和电压比较器不同时工作在同一个相位,从而使得两组比较器的整体平均功耗降至5uA以内。两相不交叠时钟的源时钟通过振荡器来提供,振荡器的设计是基于三级环振结构设计的环形振荡器产生5.46MHZ左右时钟频率,为电路提供了稳定的时钟脉冲。所设计的振荡器电路不仅为两相不交叠时钟提供输入,另外其还为延时模块提供输入时钟。延时电路的设计思想基本是通过多个边沿的D触发器完成的,其对于各个比较器的输出信号进行不同的延时,其目的在于防止由电源的噪声引起比较器意外翻转,从而导致的相关保护电路误操作。通过延时之后,便可消除电源中噪声的影响。另外,作为锂电池保护芯片中另外一个重要的模块,作为开关管的功率NMOSFET的导通电阻优化方案,同时为了保证功率管可以导通大电流的特点,选取了特殊的华夫饼式功率管版图结构的设计版图面积958.7μm*409.5μm导通电阻值为22mΩ,对比来完成功率管的导通电阻的优化,进而完成版图面积的优化。