一種用于便攜式電子產(chǎn)品充電保護的電源管理芯片設(shè)計.pdf

1、便攜式電子系統(tǒng)往往需要通過一個墻體適配器(交流-直流轉(zhuǎn)換子系統(tǒng))利用外部電源為其內(nèi)部電池充電。如今的電池組大都采用了鋰技術(shù)，因為鋰技術(shù)能減小便攜式產(chǎn)品的總重量。但另一方面，這種產(chǎn)品必須遵守嚴格的充電規(guī)則。需要注意的是，充電步驟如果出現(xiàn)問題可能會導致鋰離子溫度升高、熱量失控而產(chǎn)生爆炸，威脅人們的生命。要避免出現(xiàn)此類事故，首選的安全措施之一就是從外部來保護負責管理電池組充電的內(nèi)部充電器。充電保護芯片需要滿足的幾個重要指標是響應(yīng)時間，耐壓能力

2、和低功耗。其中，響應(yīng)時間包括異常輸入信號響應(yīng)和返回正常狀態(tài)響應(yīng)，前者必須盡可能的快，后者則需要有一定的保護延時機制。耐壓能力是指芯片在異常輸入下(主要是高壓環(huán)境)，仍然能夠正常工作而不燒毀。而低功耗是所有電源管理類芯片最重要的指標之一。
　　 本文對充電保護芯片的設(shè)計進行了研究。設(shè)計先按照芯片需完成的功能，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與模塊劃分，然后根據(jù)芯片需達到的性能指標，結(jié)合“自底向上”的原理圖輸入設(shè)計方法對主要模塊進行設(shè)計，最后進行芯片

3、的整體功能驗證，從而達到設(shè)計的目的。芯片需要完成過壓欠壓保護，電路恢復(fù)，狀態(tài)指示等功能。本設(shè)計采用CSMC0.5μm40V的工藝，使用Spectre工具進行仿真，仿真結(jié)果顯示，芯片可在28V高壓下工作，當檢測到異常電壓后，能在2μs之內(nèi)迅速關(guān)斷，前端設(shè)計基本獲得成功。本研究重點在于充電保護芯片的總體設(shè)計與高精度實現(xiàn)，并對保護芯片的關(guān)鍵模塊電路：基準電路、比較器電路、邏輯控制電路等的設(shè)計作詳細描述與分析，從而完成芯片的前端設(shè)計。設(shè)計結(jié)果表