华中科技大学硕士学位。 论文摘要锂离子电池因其体积小、重量轻、能量密度高、寿命长、环保性好等特点，在手机、笔记本电脑等便携式电子产品中越来越多地取代镍镉电池和镍氢电池。 广泛应用于电脑、PDA、摄像机、数码相机、迷你光驱、手持终端和游戏机等。 未来还可以作为电动工具、电动自行车、电动摩托车的动力源。 锂离子电池独特的性能决定了每颗锂电池都需要嵌入锂电池保护芯片，以防止锂离子充放电过程中出现过充、过放、放电过流、短路等情况。电池，这会降低电池效率。 ，出现电池寿命缩短和安全异常现象。 本文主要讨论一种功能较为齐全、功耗较低的单节锂电池保护芯片的研究与设计。 设计首先根据芯片需要完成的功能确定系统的结构和模块划分。 然后根据芯片需要达到的性能指标，基于“自下而上”的原理图输入设计方法对主要模块进行设计，最后进行芯片的整体功能。 验证是否达到设计目的。 本文的研究重点是锂电池保护芯片的总体设计和低功耗实现，对锂电池保护芯片的关键模块电路的设计进行了详细的描述和分析：参考电路、比较器电路、逻辑控制电路等，完成芯片的前端设计。 本设计采用UMC0.6gm工艺，并使用工具进行仿真。 仿真结果表明前端设计基本成功。
关键词：锂电池保护 基于低功耗的准标准电路比较器电平转换。 华中科技大学科技学院。 氦气。 离子电池已经取代了镍电池，例如手机、笔记本电脑、PDA、相机等当今的便携式仪器。 什么是“Smole”，它应该成为不久的将来电动工具、电动自行车和电动三轮车的电源。 锂。 离子电池的终止符 -质子内部，可能会导致充电放电过程中过充电、过放电、过放电、过放电和短路。 本文研究设计了一种单节锂离子电池低功耗保护IC，。 根据其应具备的所有操作、结构和基本模块，忽略某些子电路的情况，使用“自下而上”的方法。 然后整个芯片模拟到 。 本文的整体设计重点在于参考部分、比较器逻辑控制部分等关键模块的设计。 T .6gm流程，仿真结果证明了前端设计的成功。 关键词：IUM - - 原声明声明我声明提交的学位论文。 在导师的指导下开展的研究工作和取得的研究成果。
据我所知，除文中引用的内容外，本文不包含任何其他个人或团体已发表或撰写的研究成果。 文中明确指出了对本文研究做出贡献的个人和团体。 我完全清楚，本声明的法律后果由我承担。 论文作者签名：南一论文著作权授权书 论文作者充分理解学校关于留存和使用论文的规定，即：学校有权留存并向国家有关部门或机构寄送论文的复印件和电子版。 ，允许查看和借阅论文。 本人授权华中科技大学将本论文的全部或部分内容编入相关数据库供检索，并以复印、缩微或扫描的方式保存、编译本论文。 保密端口2018年解密后以本授权为准。本文不保密。 （请在上框内注明“，/”） 论文作者署名：i 南君，导师署名：2006年鲁悦第7期声音幻想g岁华中科技大学硕士论文1引言1.1选题的研究背景及意义近年来，随着科学技术的不断进步和发展，越来越多的便携式电子产品，如手机、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、摄像机等逐渐普及，为人们的生活提供了重要的服务。日常工作和生活。 带来方便。 随着这些产品向无线化、便携化方向发展，其关键部件——电源也向着轻、薄、短、小的目标迈进。 因此，对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池，需求相当迫切。
小型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池和二次锂电池。 在防止镉污染的环保需求下，镍镉电池慢慢被替代已成为趋势。 镍氢电池虽然不存在环保问题，但存在能量密度低、高温特性差、记忆效应轻微等缺点。 在3C产品应用中已逐渐被锂离子电池取代。 二次锂电池具有工作电压高（3.7Volt）、能量密度高（175Wh/Kg）、重量轻、寿命长、环保性好等优点。 它们已广泛应用于便携式电子产品，包括笔记本电脑。 电脑、PDA、手机、摄像机、数码相机、迷你光驱、手持终端和游戏机等，未来都可以作为电动工具、电动自行车、电动摩托车的电源。 据日本IT研究所2003年调查报告显示，2003年全球小型二次电池的市场需求量达到32.97亿只，其中二次锂电池的需求量达到12.53亿只。 其中，镍氢电池需求量达到6.58亿只（20%），镍镉电池需求量达到13.86亿只（42%）。 1998年至2003年，镍镉电池需求量年均增长率为-0.4%，镍氢电池需求量年均增长率为-0.4%。 3%，而二次锂电池需求年均增速高达63%以上。 综合来看，二次锂电池产业的重要性可见一斑，其未来的需求和发展前景相当可观。 正因为如此，配套的锂离子电池保护芯片也具有广阔的应用前景和强劲的市场动力。
本课题研究设计的是一种低功耗单节锂离子电池保护电路，包括对锂电池充放电过程中可能出现的过充、过放、过流、短路等情况的保护。电池。 该芯片安装在锂电池块内，锂电池内嵌入锂电池保护芯片。 因此，该芯片具有与锂电池同样广阔的市场。 它用途广泛、使用量大，与我们的日常生活密切相关，所以我们选择这个课题作为研究项目。 希望本课题的顺利开展能够帮助我们掌握整个IC设计流程，学会理论联系实际。 华中科技大学硕士论文：锂电池及其保护电路是一个比较新的发展领域，因此在进入项目设计之前，先简单介绍一下其基础知识。 1.2 锂电池及其保护电路简介 1.2.1 锂电池的基本特性 Volta于1796年发明了电池，至今已有200多年的历史。 不过，二战之前，电池仍以锌锰干电池和铅酸电池为主。 二战后，由于航天技术、移动通信、导弹、航空航天等领域的快速发展，以及现代人们对能源危机和环境保护的关注，高储能电池的研发引起了广泛关注。 由于锂在所有金属元素中质量最小，电极电位最低，因此由锂组成的电池具有开路电压高、质量比容量大的特点。 20世纪70年代，人们用锂来制造一次性锂电池。 1990年，SONY公司首先向市场推出锂离子二次电池（通常称为锂离子电池或锂电池）。
近年来，随着移动通信的快速发展和笔记本电脑的普及，锂离子电池迅速取代镍镉和镍氢电池成为最受欢迎的高能电池。 目前商用锂离子电池的质量比容量约为80mAh-1-'g~，循环寿命可达500-1000次以上。 与镍镉、镍氢电池相比，锂电池具有以下特点： 1、比镍镉、镍氢电池具有更高的比能量。 比能量是指单位重量（牡蛎）或单位体积（L）的能量（wh），以wh/kg或wh/L（w.瓦特，h一小时）表示，通常在产品上有电压和能量标签电池表面：2、电压高，单体锂电池平均工作电压一般为3.6v~3.7v，是单体镍镉或镍氢电池的三倍：3、自放电率低。 镍镉电池的自放电率为15%～30%（月），镍氢电池的自放电率为25‰35%（月），而锂电池的自放电率为只需2%-5%（月），可长期保存； 4、无记忆效应。 镍镉或镍氢电池具有记忆效应。 因此，必须定期正确放电，否则电池会因记忆效应而报废，而锂电池则没有记忆效应。 ，因此无需在充电前将其放入。 6、可快速充电，将充电时间缩短至1~2小时； 7、电池不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染。 当时最先进的绿色电池：8.成本高，比其他充电电池贵12]。
1.2.2 锂电池充放电要求 1、锂电池最大充电终止电压一般应为4.3v。 不能过度充电，否则会因正负极中的锂离子被带走过多而报废。 可以使用专用的恒流、恒压充电器进行充电。 通常恒流充电达到4-3V后转恒压充电。 当恒压充电电流降至小于100mA时，应停止充电。 充电电流（mA）=O.1~1.5倍电池容量（例如电池充电电流可控制在135mA-之间）。 常规充电电流可选择O。约5倍电池容量，充电时间约2～3小时。 2、锂电池的放电是由于锂电池的内部结构造成的。 放电时，所有锂离子不能移动到正极。 负极中必须保留一定量的锂离子，以保证下次充电时锂离子能够顺利嵌入通道中。 否则，电池的寿命会相应缩短。 为了保证放电后石墨层中残留一定量的锂离子，必须严格限制最低放电终止电压，也就是说锂电池不能过放电。 放电终止电压通常为3.0V，一般最小不能低于2.3V。 电池放电时间的长短与电池容量和放电电流有关。 电池放电时间（小时）=电池容量和电流。 锂电池的放电电流（A）不应超过电池容量的3倍。 例如（对于的电池，放电电流应严格控制在3A以内），否则会损坏电池。 1.2_3锂电池保护电路的功能和特点从上述锂电池的充放电要求可以看出，为了提高锂电池的使用寿命，保护电池的安全运行，锂电池保护电路设置电池盒中的充电装置一般需要具有以下功能和特点： 1、如果充电电压超过电池的最大允许值，则切断电池与外部电路的连接。
2. 如果电池放电低于限制电压，请切断电池与外部电路的连接。 3、如果电池的充放电电流大于限定值，或者负载电路短路，则切断电池与外部华中科技大学硕士学位论文电路的连接。 4、当上述异常情况消除后，电池对外部电路的供电功能应自动恢复。 5、保护电路本身的功耗要很小。 特别是在电池存放和放置时，保护电路的待机功耗必须极低，以免电池的自放电率明显增加13]。 1.2 锂电池保护电路基本原理 锂电池保护电路包括过充保护、过放保护、过流保护、短路保护等功能。 该电路是为了保证电池在过充、过放状态下的安全，防止特性恶化[4]。