【摘 要】
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随着对微型移动终端设备的电源要求日趋提高,锂电池因其体积小、能量密度高等优点,成为移动设备的首选电源。又随着移动设备应用环境的多元化,对锂电池充电方案的设计提出了更高的要求:（1）考虑更低的成本和更高的良率,设计上需要更简单的电路结构。（2）随着供电电压的多元化,对芯片的耐压要求也随之提升。（3）需要在诸多环境下进行充电检测,对测试模式下的环路安全和稳定性问题也日趋重视。（4）充电电压和电流的精度
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随着对微型移动终端设备的电源要求日趋提高,锂电池因其体积小、能量密度高等优点,成为移动设备的首选电源。又随着移动设备应用环境的多元化,对锂电池充电方案的设计提出了更高的要求:（1）考虑更低的成本和更高的良率,设计上需要更简单的电路结构。（2）随着供电电压的多元化,对芯片的耐压要求也随之提升。（3）需要在诸多环境下进行充电检测,对测试模式下的环路安全和稳定性问题也日趋重视。（4）充电电压和电流的精度要求日趋重要,因为此两项参数不仅会影响锂电池的安全及利用率,也会影响用户体验。基于这些需求本文研究了一款采用自参考LDO降压、高充电效率、低成本、高良率、有过温过压保护的单节锂电池线性充电芯片。本文针对锂电池的涓流恒流恒压三段式充电方法,分析了三段式锂电池充放电的关键参数及其对电池性能和安全使用的影响。然后总结了如今常用的三段式充电架构中存在的问题,给出充电电路的基本架构和环路分析,确定充电芯片典型应用下的各种参数及典型应用电路。在此基础上做了如下三个方面的设计工作:（1）提出了自参考LDO模块作为预调制,防止高压电源击穿内部的低压模块。与传统的LDO模块不同,不采取带隙基准模块的输出作为LDO的其中一个输入,这样可以使得基准电压模块有最少的高压管,减少版图面积,减少制作成本,更利于小设备的使用。（2）提出了衬底保护电路和防倒灌电路,使电路不论在高压冲击还是欠压工作时都能保障电池的稳定安全,带电池工作时效率更高,更能增强用户体验。（3）提出了采用增大MA运放增益和基准电压修调的方式增加充电电流和电压的精度,提高了充电效率和用户安全。最后,本文采用东部0.18um工艺实现电路设计,采用Cadence Spectre仿真工具对模块电路及系统电路进行仿真验证,结果表明,充电电路在电池电压变化时可以准确切换模式并将电池电压充满。本文方案满足如下具体的设计需求:输入电压范围:1.6V～36V、恒流充电电流:100mA、涓流充电电流:5mA、工作温度:-40℃～145℃、充电电流精度:±10%Icharge、充电电压精度:优于±0.5%Vout、且不使用任何外接MOS管或二极管。使得本电路与传统的线性充电电路相比,具有更好的性质。
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