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锂电池因其低成本、高容量、无污染等优点,被广泛应用于便携式电子设备和大型电动产品中。锂电池使用过程中的过充电、过放电、大电流、短路以及高、低温都有可能造成锂电池特性恶化,影响电池的使用寿命和性能。因此,每一块锂电池都需要保护芯片来保证锂电池的安全和寿命。然而,目前国内锂电池保护芯片存在精度低、功耗大、功能集成度低等问题。针对国内锂电池保护芯片存在的问题,本文基于GF(Global Foundries)0.18μm BCD(Bipolar CMOS DMOS)工艺,研究了一款在芯片功耗和检测精度均具有一定优势的锂电池保护芯片。该芯片支持3节锂电池串联检测保护,集成了电压、电流和温度三大保护功能。其中,电压保护模块实现锂电池的过充电、过放电保护;电流保护模块实现锂电池的充电过流、放电过流和放电短路保护;温度模块实现锂电池高、低温保护。此外,芯片内部还设计有保护延时时钟和禁止0V充电功能。针对芯片功耗问题,在系统低功耗设计方面,采用了动态功耗控制和时分复用技术,全面降低系统的动态功耗。在模块低功耗设计方面,研究了亚阈值特性的低功耗比较器实现所有保护模块的比较检测;研究了低功耗电压采样方法,实现多节锂电池电压的低功耗采样。后仿真结果表明:芯片温度保护模块动态平均电流300n A,电流保护动态平均电流100n A,电压保护动态平均电流1.77μA。针对检测精度问题,芯片采用电阻修调网络设计,提升温度保护模块检测精度;研究了具有温度补偿的升压方法提升充电电流检测精度;研究设计了高精度的延时电路架构,精确实现电压保护延时。为了验证上述方法和新的电路架构,本文设计的锂电池保护芯片的版图面积1029μm?1205μm。后仿真结果表明:芯片过充电保护精度±22m V,过放电保护精度±17m V,充电过流保护精度±14m V,放电过流保护精度±7m V,高低温保护精度±1℃。芯片静态工作电流10μA,休眠电流3μA。芯片功能和性能都达到了设计指标,同时在精度、功耗等性能指标上与目前国内研究的锂电池保护芯片相比具有一定优势。