简化bi_cmos工艺设计的锂离子电池充电管理电路new

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1、设计与开发简化Bi-CMOS工艺设计的锂离子电池充电管理电路樊子宇，高永红，黄立朝（信息产业部电子五十八所，江苏无锡214035）摘要：介绍了一种用简化的Bi-CMOS工艺设计的锂离子电池充电管理电路，主要是器件结构的设计和线路设计两个方面。关键词：Bi-CMOS；锂离子电池；充电电路中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1003-353X(2002)12-0024-02DesignofLi-ionbatterychargemanagementICinsimplifiedBi-CMOStechnologyFANZi-yu，GAOYong-hong

2、，HUANGLi-chao（WuxiMicroelectronicsInstitue，Wuxi214035，China）Abstract：Inthispaper，adesignofLi-ionbatterychargemanagementICinsimplifiedBi-CMOStechnologyisintroduced.Theemphasisisplacedonthestructureofdeviceandtheschematic.Keywords：Bi-CMOS；Li-ionbattery；chargecircuitV通过电阻网络产生内部阈值电压V

3、和V。电regrchmin1前言路开始工作时首先检测电池的深度放电，将充电电在电池市场中，锂离子电池由于其充电密度高池的端电压与内部阈值电压V进行比较，如果电min而受到普遍欢迎，同时由于锂离子材料的特殊性，池电压低于阈值电压，充电器便进入预充电模式，它要求配备高精度的充电电路，其容差一般仅允许其充电电流很小，限流可以控制旁通器件（通常是为±50mV。一个PMOS或pnp管）的功耗，而且可以防止电在锂离子电池充电管理电路中，代表产品有：路把过量的驱动电流输入不正常的电池之内。一旦AnalogDevices的ADP3820，TexasInstrument的

4、电池电压达到了测试阈值，电路就转换至恒流充电BQ2057，LinearTechnology的LTC1732，National模式，当电池的电压达到充电电压的上限V时，rchSemicondutor的LM3622，Telcom的TC3827等，电路将以恒定电压源的状态工作，保持电池电压在由于国外这些公司的加工工艺先进，因而其产品所充电器额定精确度之内。在这种模式下，电池吸收采用的器件结构复杂，售价也较高。我们在参考了的电流越来越少，当电池电流低于设定阈值（为编BQ2057的基础上，采用了简化的Bi-CMOS工艺，程充电电流的10%）时，它便会终止充电。设计

5、成功锂离子电池充电管理电路。由于锂的化学材料性能特别灵敏，使用不当会造成爆炸、起火等后果，因此在该电路中加入了过2工作原理电压保护、外置热敏电阻作为电池的测温输入（过电路内部的基准电压源电路产生基准电压V,低或过高的温度情况下均为禁充电）、LED状态输reg24半导体技术第27卷第12期二OO二年十二月设计与开发出等以保证电池充电的安全。当电池电流低于设定作为NMOS管的沟道，N-阱作漏端的漂移区，以阈值（为编程充电电流的10%）时，它便会终止提高管子耐压，这种结构的NMOS管的漏、源击充电。穿可达30V。3器件结构的设计4Bi-CMOS模拟电路的线路分

6、析在电路设计中，采用了npn管、纵向pnp管、该电路为Bi-CMOS模拟电路。它综合了双极PMOS、NMOS、电阻、电容等元器件，用1.0型器件高跨导、强负载能力和CMOS器件高输入阻μm、N-阱Bi-CMOS工艺来实现，下面介绍一些抗、低功耗的优点，使电路各方面性能优越，特典型元器件的结构。别是其高精度的特点，使用该充电管理电路能控制图1是一种以CMOS工艺为主的npn管结构，充电电压在4.1V，误差不超过±1%。相比较于BIPOLAR工艺制造的npn管，缺少了n+在这个电路中，引用了很多Bi-CMOS模拟电埋层。因为N-阱的电阻率要比n+埋层的电阻率

7、大路单元，限于篇幅，这里简单介绍两种典型的Bi-1~2个数量级，所以图1所示的npn管的集电极串CMOS模拟电路单元。接电阻r很大，从而影响npn管的驱动能力，在cs4.1Bi-CMOS基准电压源电路版图设计时，我们充分考虑了这一点。如图4所示，电阻R、R、R和MOS管M1、123M2完成对电压的取样，其中M1、M2构成一个二选一电路，双极管T1、T2和电阻R～R是一个带46图2所示为高压PMOS管，图中的p-为基区注入，与npn管的基区注入兼容，在这种结构的PMOS管中，被作为漏端漂移区，以提高PMOS管的耐压，使电路在电源电压高至18V时也能正常工作

8、。图3所示为高压NMOS管,同PMOS管一样，图中的p-为基区注入，与npn管的