基于恒流恒压方式的锂离子电池开关充电芯片的设计

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目基于恒流/恒压方式的锂离子电池开关充电芯片的设计学科专业微电子学与固体电子学学号201121032034作者姓名王新宇指导教师罗萍教授分类号密级注1UDC学位论文基于恒流/恒压方式的锂离子电池开关充电芯片的设计（题名和副题名）王新宇（作者姓名）指导教师罗萍教授博导电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电

2、子学与固体电子学提交论文日期2014.04论文答辩日期2014.05学位授予单位和日期电子科技大学2014年06月30日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。SWITCHINGLI-IONBATTERYCHARGINGCHIPDESIGNBASEDONCONSTANTCURRENT/CONSTANTVOLTAGEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:Micro

3、electronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:WangXinyuAdvisor:Prof.LuoPingSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一

4、同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要计算机与通讯技术的发展极大地推动了便携式电子产品的研发

5、与普及，使得便携式电子设备占据的市场份额越来越大，尤其是近年来，受益于互联网带来的便捷，智能手机市场持续快速发展。如何在不增大电池体积的前提下，给便携式设备提供更长的时间已经成为了大家普遍关注的问题。相对于其它种类的电池，锂离子电池凭借其在诸多方面表现出的优点，成为了便携式设备能量来源的不二选择。但是，锂离子电池的循环使用寿命除了受制造工艺的影响外，还和电池的充电方法以及使用环境有关。因此，采用合理的充电方法和具有优异性能的充电芯片显得尤为重要。本论文提出的一种结构新颖的基于恒流/恒压方式的锂离子电池

6、开关充电芯片，利用对称性的跨导运算放大器作为充电电流采样信号和电池电压采样信号的放大电路，在标准CMOS工艺下实现了恒流充电向恒压充电的平滑切换。在介绍锂离子电池的性能及对比几种不同的充电方式的基础上，本文对芯片的工作原理进行了分析，并根据恒流充电环路和恒压充电环路表现出的特点，采用III型补偿网络对两个环路进行频率补偿。本文在Matlab下对环路的频率特性进行仿真，同时在Simulink下分别建立引入了电压前馈技术的恒流充电电路和恒压充电电路的系统模型，以验证系统的稳定性和电压前馈技术对系统动态响应

7、能力的提高。在完成相关子模块的设计后，结合已经设计好的子模块，搭建好完整的系统电路，完成整体电路的仿真。本文提出的锂离子电池充电芯片是基于Buck变换器的电压控制型开关调节系统，采用0.5μm标准CMOS工艺。设计目标为电源标准输入电压为5V，开关频率为1.5MHz。可对单节锂电池实现充电管理，支持涓流、恒流、恒压以及再充电等几种模式，其中涓流模式的充电电流为0.12A，恒流模式的充电电流为1.2A，浮充电压为4.2V，再充电电压为4.05V。仿真结果表明本文介绍的锂离子充电芯片达到设计目标。关键词：

8、锂离子电池，开关充电电路，恒流/恒压，平滑切换，系统建模IABSTRACTABSTRACTDevelopmentofcomputerandcommunicationtechnologyhasgreatlypromotedtheresearch,designandpopularizationofportableelectronicproducts,whichmakesthemarketshareoccupiedbyportableelectronicdev