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锂电池充电控制芯片CHK0501特点概述●具备涓流、恒流、恒压三段式充电方式CHK0501是一款具备涓流，恒流，恒压三段式充电方式的锂电池充电控制芯片，并具有电池短路、过温保护功能。
●●具有电池短路、过温保护功能具有温度端检测和电流检测两种判断电池有无的方式芯片内置了高精度和高电源抑制能力的基准电压源，从而实现了极高精度的浮充电压控制，充分保证了充电的安全性。
内置电源稳压电路，简化了外围电路。
输出控制端（DRC）耐压高达40V，可以实现多节电池充电控制。
●●●●●单端口驱动双色LED内置低端采样电路输出控制端耐压高达40V内置电源稳压电路，±2%精度内置高精度基准电路（-40℃～+85℃，基准电压为1.2V±5mV）SOP8封装芯片具有完善的锂电池充电保护功能，极大地提高了电池的充电寿命（次数）和电池的充电安全性。
●芯片采用SOP8封装。
管脚排列图1CHK0501系列管脚排列V BAT Rs=150mΩ，I=300mA● 1.188 1.200 1.212电池I CONST Rs=150mΩRs=150mΩRs=150mΩ●0.9331 1.067AI PRE●●6767-1001000.84.70.3-133133-mAmAVI FULLV DRCDRC驱动能力LED高电平驱动能力LED低电平驱动能力LED闪烁频率极限参数芯片可承受最大功率-------800mW工作温度--------－40℃～＋85℃结温---------------------150℃输入端口电压---－0.3～VDD+0.3V 储存温度------－40℃～＋125℃焊接温度（锡焊，10秒）--300℃注：超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。
以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标将得不到保证，长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。
电学参数（●代表全工作温度范围，没有这个符号表示测试温度为25℃，除非另外指定）符号VDD Idd参数测试条件最小4.9-典型5最大5.1-单位V 电源电压稳压值芯片工作电流浮充门槛电压恒流充电电流涓流充电电流判饱电流Idd=1mA，LED悬空●VDD=5.0V，LED悬空0.5mAVVDD=5V，I=50mADRCV LEDH LEDL VDD=5V，I LEDH=-5mA--VV VDD=5V，I LEDL=5mA--VF LED VDD=5V●●0.31HzLV 端各门槛V LH涓流转恒流门槛VDD=5V，V电池由低到高0.57450.6500.6355V VLHYS涓流转恒流门槛迟滞短路判断电●mV V LL CHK0501C/D VDD=5V●0.520.550.58-V 压VNULL无电池判断电压VDD=5VVDD=5VVDD=5VVDD=5V----4.50.350.6VVVVVT端各门槛V OT过温电压回温电压--V RTV IJ转换为电流判断模式电压0.05-注：与LV、VT相关的各个参考电压值，实际上是由VDD分压而来的，4.5V对应0.9*VDD，0.6V对应0.12*VDD，以此类推。
三节／四节／五节／六节锂电池充电管理 ic ____________________ 概述三节／四节／五节／六节锂电池充电管理 ic (SLM6900) 是一款支持多类型锂电池或磷酸铁锂电池的充电电路，它预置了三节或四节锂电池充电模式，同时，也支持通过外围分压电阻调节的其它输出电压模式。
它是采用 300KHz 固定频率的降压型开关转换器，因此具有很高的充电效率，自身发热量极小。
包括完整的充电终止电路、自动再充电 和一个精确度达 ±1.0%的充电电压控制电路， 内部集成了输入低电压保护、输出短路保护、电池温度保护等多种功能。
(SLM6900) 采用 QFN3*3-16L 封装，外围应用简单，作为大容量电池的高效充电器。
__________________ 特性宽电压输入范围300KHz 固定开关频率预设三节或四节锂电池输出电压或充饱电压通过外围分压电阻设置输出电压精度达到 ± 1.0%充电状态双输出、无电池和故障状态显示低电压涓流充电功能软启动限制了浪涌电流电池温度监测功能极高的防浪涌电压能力采用带散热片的 QFN3*3-16L 封装________________最大额定值_______________________COMP ： -0.3V~7.5V_ 应用VIN ： -0.3V~60V （瞬时）-0.3V~30V （连续）手持设备引脚功能表 _________________________________________其它脚： -0.3V~VIN+0.3V 笔记本电脑BAT 短路持续时间：连续 便协式工业或医疗设备 C DV N最大结温： 145 ℃ C V GR G 电动工具D NP工作环境温度范围： -40 ℃~85 ℃ 锂电池或磷酸铁锂电池贮存温度范围： -65 ℃ ~125 ℃引脚温度（焊接时间 10 秒）： 260 ℃ GND PVCC VCC ISPEPNCHRG ISNNSTDBYNCC L P BT E FNSMO C引脚名称说明1 PVCC 驱动管驱动电压输入2 VCC芯片电源输入3 NCHRG 电池充电指示4NSTDBY电池完成指示__________________________________________ 引脚说明PVCC 、 VCC( 引脚 1 、2) ：输入电源电压端。
高稳定性电源管理芯片设计技术的研究的开题报告一、选题的背景和意义随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备的普及，人们对电池续航时间和充电速度等方面的需求越来越高，这就对设备中使用的电源管理芯片提出了更高的要求。
与此同时，为了提高设备的稳定性和可靠性，电源管理芯片的稳定性也需要得到保证。
电源管理芯片是移动设备和其他电子产品中不可或缺的部分，其主要功能是对电源进行控制、管理和监测。
高稳定性电源管理芯片具有以下优点：能够提供更稳定、更可靠的电源输出，能满足用户对电池续航时间和充电速度等方面的需求，能够为移动设备和其他电子产品提供更高的性能和可靠性。
因此，通过对高稳定性电源管理芯片的研究和开发，可以提高设备的性能和可靠性，满足用户的需求，进一步推动电子产品的发展。
本文将探讨高稳定性电源管理芯片设计技术的研究，以满足上述需求。
二、选题的研究现状和问题目前电源管理芯片设计技术已经较为成熟，但是面对越来越高的要求，一些问题还需要得到进一步的研究和解决。
主要问题如下：1. 高稳定性电源管理芯片设计中，如何提高芯片的稳定性和可靠性？2. 如何在兼顾芯片稳定性和充电速度的情况下，实现电池的快速充电？3. 如何实现在单个芯片中集成多种功能，以提高芯片的功效和效率？4. 针对新的电池技术，如何进行电源管理芯片的优化设计？以上问题需要在研究中进行深入探讨，并提出解决方案。
同时，需要深入了解当前电源管理芯片设计技术的发展状况，并结合设计实际来完善和改进技术。
三、研究内容和研究方法本文的研究内容主要是高稳定性电源管理芯片设计技术的研究。
具体包括以下方面：1. 电源管理芯片的架构设计。
通过优化设计芯片的结构，来提高芯片的稳定性和可靠性。
2. 充电管理电路设计。
通过对电池充电管理电路的优化设计，来实现电池的快速充电。
3. 多种功能集成设计。
在单个芯片中集成多种功能，以提高功效和效率。
4. 电池技术优化设计。
针对新的电池技术，开发出更适合的电源管理芯片。
多节锂电池充电管理芯片多节锂电池充电管理芯片（Multi-Cell Lithium Battery Charging Management Chip）随着电子设备的普及和移动应用的广泛应用，对电池的需求也愈发增加。
多节锂电池的设计因其高容量和高能量密度而被广泛应用于电动汽车、电动工具、无人机等领域。
多节锂电池的充电管理是提高电池性能和延长使用寿命的关键。
因此，多节锂电池充电管理芯片的研发和应用具有重要意义。
多节锂电池充电管理芯片是一种用于控制和管理电池充电过程的集成电路。
它通常由电路管理单元（Management Unit），放电保护单元（Discharge Protection Unit），充电控制单元（Charging Control Unit）和通信接口单元（Communication Interface Unit）等组件构成。
充电芯片的主要功能是实现对电池的合理充电和放电控制，同时保护电池免受过充、过放、过流和过温等问题的影响。
它还能够通过通信接口与外部设备进行数据交互，实现对电池充电和放电过程的监测和控制。
多节锂电池充电管理芯片的工作原理是通过对电池电压、电流和温度等参数的监测和控制，实现对电池充电和放电过程的控制和管理。
当电池电压低于一定阈值时，充电控制单元会启动充电，将电压升至设定的充电终止电压。
当电池电压超过一定阈值时，放电保护单元会切断电池的充电电源，防止过充。
同时，多节锂电池充电管理芯片还具备过放保护、过流保护和过温保护等功能，以保护电池免受异常工作条件的影响。
多节锂电池充电管理芯片具有许多优点。
首先，它能够实现对电池的智能化充电和放电管理，提高电池的性能和稳定性。
其次，多节锂电池充电管理芯片体积小、功耗低，便于集成到各种电子设备中。
最后，多节锂电池充电管理芯片具有良好的可靠性和安全性，可以有效延长电池的使用寿命，减少电池故障的发生。
然而，目前市面上多节锂电池充电管理芯片的种类繁多，功能各异。
锂电池充电器芯片的设计与研究一、本文概述随着可再生能源的兴起和电动汽车市场的不断扩大，锂电池作为高效能量存储解决方案，其重要性日益凸显。
锂电池充电器芯片作为锂电池管理系统的核心组件，其性能直接影响到锂电池的充电效率、安全性以及使用寿命。
对锂电池充电器芯片的设计与研究具有重大的现实意义和应用价值。
本文旨在深入探讨锂电池充电器芯片的设计原理、关键技术、研究现状和发展趋势。
我们将首先介绍锂电池充电器芯片的基本功能和工作原理，包括电流检测、电压控制、充电模式选择等关键功能。
随后，我们将重点分析充电器芯片设计中的关键技术，如高精度电流电压检测、高效能量转换、热管理以及安全保护等。
我们还将对锂电池充电器芯片的研究现状进行梳理，总结当前的主要研究成果和存在的问题。
我们将展望锂电池充电器芯片的未来发展趋势，探讨新技术、新材料的应用以及可能的创新方向。
通过本文的阐述，我们期望能够为锂电池充电器芯片的设计与研究提供有益的参考和启示，推动锂电池技术的持续发展和优化，为可再生能源和电动汽车的广泛应用提供有力支持。
二、锂电池充电器芯片的基本原理锂电池充电器芯片是锂电池充电过程中的核心组件，其设计与研究对于实现高效、安全、稳定的充电至关重要。
本章节将详细阐述锂电池充电器芯片的基本原理，包括其内部电路结构、功能模块以及充电过程中的关键控制机制。
锂电池充电器芯片的内部电路结构主要包括电源管理模块、充电控制模块、保护模块等。
电源管理模块负责将外部输入的电源进行整流、滤波和稳定化处理，为充电控制模块提供稳定的工作电压。
充电控制模块则根据锂电池的充电状态和需求，通过精确控制电流和电压的输出，实现锂电池的高效充电。
保护模块则负责监测锂电池的充电状态，当锂电池出现过充、过放、过流等异常情况时，及时切断充电电路，保护锂电池的安全。
在充电过程中，锂电池充电器芯片通过控制电流和电压的输出，实现对锂电池的精确充电。
充电过程一般分为预充电、恒流充电、恒压充电和涓流充电四个阶段。
三节／四节／五节／六节锂电池充电管理ic
设定电阻器和充电电流采用下列公式来计算：
R S=0.12 / I BAT（电流单位A，电阻单位Ω）
举例：需要设置充电电流1.2A，带入公式计算得
R S I BAT
0.1 ohm 1.2A
0.067 ohm 1.8A
0.05 ohm 2.4A
0.033 ohm 3.6A
表1. RS与充电电流对应关系
_______________ 充电终止当充电电流在达到最终充满电压之后降至约I TERM时，充电循环被终止。
芯片内部含有充电电压电流监测模块，当监测到充电电压达到V FLOAT，充电电流低于I TERM时，SLM6900即终止充电循
___________________________________________ 典型应用
图1. 典型应用电路
（预置三节及四节锂电池充电模式）
_____________________________________________ 典型应用
图2. 典型应用电路
（外围分压电阻调节的其它输出电压模式）
____________________________________________ 封装描述
QFN3x3-16L封装外形尺寸。
IT CHK0501锂电池充电芯片IT CHK0501设计规格书一. 锂电池充电要求充电基本原则1.温度不能过高或过低2.电池电压不能超过安全值,否则可能发生爆炸或影响寿命3.电池电压过低不能进行快速充电,否则有可能损坏电池锂电池充电标准曲线参数说明:Iconst 恒流充电电流Ipre 预充电电流Ifull 饱和判断电流Vconst 恒压充电电压Vmin 预充结束电压及短路判断电压二、设计性能简述z具备涓流、恒流、恒压、温度保护、短路保护和LED充电显示等通常的锂电池充电各种控制要求；z驱动管耐压高达30V以上，可以在不需要外加扩展电路的情况下，设计成多节串联电池的充电电路；z8PIN封装，小型化，大部分模块包括基准电压部分等内部化，提高了集成度，同时外围电路特别简单；z既可设计成线性控制也可以设计成开关控制电路，可以控制充电调整管也可以直接控制开关电源的光电偶合器，适应在高中低各种场合使用. 1IT CHK05011.封装SOP8 & SSOP82.引脚说明序号管脚名功能说明1 VSS 电池负极，电源地引脚2 LED LED驱动输出引脚3 VCC 电源正极引脚4 DRC 充电管控制输出引脚5 VT 温度比较输入引脚6 LV 欠压比较输入引脚7 BAT 电池正极电压输入引脚8 CS 电流检测输入，电源负极引脚3.主要性能和特点z具备涓流、恒流、恒压三种充电方式：当电池电压低于设定值Vmin时进行涓流充电，电压上升至Vmin后转为恒定电流Iconst充电，到达预定电压Vconst时转为恒压充电，当充电电流小于判断阈值（Iconst的10%左右，可调），LED输出低电平，指示充饱，但不关断充电控制管；z具有短路、超温故障保护功能：当电池电压检测端BAT电压低于Vmin时，芯片启动短路保护，把充电电流减小到恒流值Iconst的10%左右；当温度检测端VT电压小于10%Vcc时，过温保护将充电电流减小到Iconst的10%；z具有温度端检测和电流检测两种电池判断方式：当使用温度端进行检测时，VT端口电压大于90%Vcc则认为没有电池，红绿灯熄灭。
智能均衡多节锂电池保护芯片的设计分析摘要：锂电池作为一种高性能、高能量密度的化学电源，在移动通讯设备、电动汽车等领域得到了广泛应用。
然而在使用过程中很容易出现电池充放电不均衡、过充过放等问题，这不仅会影响电池寿命，还会导致电池自燃等安全隐患。
因此，设计一款智能均衡多节锂电池保护芯片具有重要的价值和意义。
基于此，本文首先对芯片系统框架进行介绍，接着研究了智能均衡模块算法及其相关模块设计，旨在为该领域提供一定的贡献。
关键词：智能均衡；锂电池；保护芯片；设计分析引言随着现代电子设备的飞速发展，对电源功耗和可靠性要求也越来越高。
多节串联的锂电池组不仅能够提供更大的电量，还可以灵活地满足不同应用场景的需求。
但由于不同电池的内阻、容量等差异，如果不能实现电压均衡，就会出现过放、过充等安全隐患，严重情况下可能导致电池爆炸、火灾等事故。
智能均衡多节锂电池保护芯片可以根据每个电池的状态动态调整充放电电流，使所有电池都处于适宜的电压区间内，从而保证整个电池组的长期安全稳定工作。
1.芯片系统框架分析为了对芯片系统进行合理的规划和设计，本文设计了如图1所示的锂电池保护芯片系统框架，图2为芯片引脚图。
接下来对各个模块的功能进行具体介绍：图1 锂电池保护芯片系统框架带隙基准模块：采用了高精度的电子元器件来实现对芯片内部电压梯度的精确控制。
这样做的好处是可以有效地防止锂电池在使用过程中出现的过充、过放、短路等安全问题，从而保障用户的安全使用。
电压检测模块：具有高精度和高稳定性，可以实时监测电池的电压变化，并及时发出警报信号，提醒用户进行正确的操作。
同时，它还可以对高压降和低压降等异常情况进行精确检测和控制，保证电池在使用过程中的正常工作。
电流检测模块：能够实现对电池的充放电电流进行精确监测，并及时发出警报信号，以便用户调整电池的充放电状态。
同时，它还能够对电池的短路、过流等异常情况进行检测和控制，防止电池在使用过程中出现安全问题。
一种高稳定高精度单片锂电池充电芯片设计
王辰;张志远;李健;郑雷;戴澜
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)025
【摘要】锂电池是便携式电子设备电源的首选,但是存在充电精度以及充电环路的稳定性问题.论文对一种具有高稳定性,充电电压高精度以及单片集成的锂电池充电芯片进行设计.提出了改进折叠式运放结构作为恒流充电电路和新颖的恒压充电电路,经过这些改进提高了充电环路速度和稳定性,并且利用两级运放的高增益来提高充电环路精度;提出了电流模温度热调整电路;最后基于CSMC0.5μm混合CMOS 工艺,得到芯片的物理版图,后仿真结果表明充电环路具备很好的稳定性,充电精度达到0.5%以下.
【总页数】2页(P425-426)
【作者】王辰;张志远;李健;郑雷;戴澜
【作者单位】北方工业大学信息工程学院,中国,北京,100144;北方工业大学信息工程学院,中国,北京,100144;北方工业大学信息工程学院,中国,北京,100144;北方工业大学信息工程学院,中国,北京,100144;北方工业大学信息工程学院,中国,北
京,100144
【正文语种】中文
【中图分类】TM91
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1.基于恒流/恒压方式的锂电池充电保护芯片设计 [J], 胡清琮;陈琛;王菁;张鲁;陈东坡;梁斌;何乐年
2.一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法 [J], 刘伟;吴海桑;何志超;孙孝峰;杨耕
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第41卷第1期2011年2月微电子学Microelect ronicsVol.41,No.1Feb.2011收稿日期:2010204226;定稿日期:2010207227一种多模式高稳定性锂电池充电芯片的设计金会针,姜岩峰(北方工业大学信息工程学院微电子系,北京100144)摘 要: 对具有涓流、恒流和恒压等多模式充电锂电池线性充电器进行研究,提出了新型的恒流、恒压充电电路;对充电环路的稳定性进行研究,利用新型电路结构提高环路稳定性;最后,基于CSMC 0.5μm 混合CMOS 工艺,对整个芯片进行实现。
后仿真结果表明,芯片具有高精度、高稳定性的特点。
关键词: 线性充电器;锂电池;集成电路中图分类号:TN432文献标识码:A文章编号:100423365(2011)0120086204Design of a Multi 2Mode and High Stabilit y Charger for Li 2Ion BatteryJ IN Huizhen ,J IAN G Yanfeng(College of I nf ormation Engineering ,N ort h Chi na Uni versit y of Technolog y ,B ei j ing 100144,P.R.China )Abstract : A linear charger with trickle ,constant current and constant voltage modes for Li 2ion battery was stu 2died.A novel constant 2current and constant 2voltage charging circuit was proposed.The stability of charging loop was improved by using the novel circuit.The charger IC was implemented based on CSMC ’s 0.5μm mix 2signal CMOS technology.Results f rom post 2simulation showed that the proposed charger IC featured high resolution and high stability.K ey w ords : Linear charger ;Li 2ion battery ;Integrated circuit EEACC : 2570D1 引言锂电池因具有较高的能量重量比、可重复充电次数多、使用寿命长等优点,已经成为各种便携式电子产品的供电首选。
锂电池充电电压过低不利于能量存储,当充电电压低于最优电压的1.2%时,将减少9%的能量[1]。
过充电很容易造成电池的使用寿命缩短。
因此,性能良好的充电芯片对锂电池的使用具有很重要的作用[2,3]。
本文提出一种新型恒流、恒压充电电路结构,并对恒流、恒压和温度控制充电环路进行稳定性研究。
提出的电流模温度调整电路有效控制了芯片温度。
最后,基于CSMC 0.5μm 混合CMOS 工艺,设计了一种采用涓流、恒流和恒压等多模式充电方式的高稳定性锂电池线性充电芯片,并给出电路版图和后仿真结果。
2 充电芯片系统架构芯片总体电路结构如图1所示,具有恒流(CA )、恒压(VA )和温度热调整(TA )等三个充电环路。
大功率管和采样管的尺寸比为1000∶1,功率管栅极接5μA 下拉电流源,匹配电路(MA )保证功率管和采样管漏极电压相等。
改变外加电阻R prog 的大小,可以对充电电流进行编程。
V r ef 3具有可选择的两个数值,当电池电压小于2.9V 时,V r ef 3为0.1V ,否则为1V 。
本文芯片采用涓流、恒流和恒压三种模式对电池充电。
充电开始,检测电池电压,当电池电压低于2.9V 时,采用涓流充电模式;当电池电压超过2.9V 时,采用大电流的恒流充电模式;在电池电压为4.2V 时,采用恒压充电方式,充电电流逐渐减少,当充电电流为充电大电流的1/10时,充电终止。
图1 充电芯片系统架构Fig.1 System structure of the proposed charger IC3 主要电路设计恒流充电电路(CA )如图2虚线框内所示。
电路采用一种改进的折叠式运算放大器,M17、M18组成输入差分对,其中,M18的栅极接外加电阻R prog (通常为2k Ω),M17接基准电压(通过电池电压与2.9V 的比较,选择0.1V 或者1V 电压),将传统折叠式运放折叠点的负载管进行改动,形成M7～M10的输出级,将电流输出到大功率管和采样管的栅极(M P G ),此恒流充电电路为二级放大器组成的跨导放大器。
图2 恒流/恒压充电电路Fig.2 Circuit of constant current and constant voltage恒压充电电路(VA )通过M19、M20输入,M19接充电电池的采样电压V BA T ,负载管由双管串联组成,比传统单管结构节省了功耗和面积[4]。
这种结构的M1、M2工作在线性区,等效为电阻(如图2所示)。
M23起嵌位作用,防止M3因栅极电压过低而处于线性区,将输出点电压(M P G )拉至接近电源电压,从而将功率管直接关断。
提出一种新的电路结构:在M3和功率管栅极下拉电流源组成的共源极电路中,M3的漏极不是直接与电源电压相连,而是连接到串联管(M2,M22)之间。
当电池电压大于4.2V 时,B 点电压由于M19的电流增大而被拉低,M3开始导通,从M2漏极分得电流,由于设计时M3尺寸比较小,M22电流减少的值大于M3中导通电流的数值,从而引起M2电流减小,而源漏压差减小,使M3的V G S 3压差增大,M3快速导通。
这种结构的恒压充电电路在采样速度上将更有优势。
持续大电流对电池进行充电时,芯片内部温度很容易过高,对芯片造成损坏。
因此,必须通过温度调整电路检测芯片内部的温度,控制充电电流的大小,从而保护芯片。
温度调整电路工作原理如图3(a )所示。
当芯片温度超过预先设定的数值(一般为θb =80℃)时,比较器TA 输出电流到功率管栅极,拉高M P G 点电压,减小电池充电电流,从而调整温度。
一旦温度超过125℃,功率管被关断,充电电流为0,具体实现电路如图3(b )所示。
采用电流模比较器对输入的P TA T 电流与零温度系数电流进行比较。
当温度升高时,P TA T 电流大于零温度系数电流,M5～M8栅极电压被拉升,产生漏极电流,并且通过电流镜注入到与功率管栅极直接相连的M P G 节点,与恒流充电电流、5μA 下拉电流源共同作用,改变功率管栅极电压,从而控制充电电流。
电流模比较器是本电路的特色,由于电流模电路具有反应速度快、线性失真小的优点,因此本文温度调整电路对芯片内部温度具有很好的线性输出,温度调整效果更好。
4 充电环路研究本文芯片存在恒流、恒压等几个充电环路,同时,由于电池电容、功率管电容以及可编程电阻引脚寄生电容的存在,是一个典型的多极点系统。
因此,稳定性研究非常重要。
恒流充电环路属于一个二级跨导放大器,第一级增益为:A v1=g m182[g m5,6(r ds18‖r ds13,14)r ds5,6)‖(1/g m7,8)](1)其中,r ds13,14为M13、M14串联等效管沟道阻抗。
第二级增益为: A v2=g m9,10(r ds9,10‖r ds15,16)(2)考虑到1/g m7,8µg m5,6(r ds18‖r ds13,14)r ds5,6,因此,总的增益约等于: A v=g m18g m9,102g m7,8(r ds9,10‖r ds15,16)(3)在A、B、M P G点各存在一个极点,极点频率分别为: ωA=g m5,6C A , ωB=g m7,8C B ωM PG=1(C M PG r ds9,10‖r ds15,16)(4)显然,M P G点是主极点,A、C点由于节点阻抗比较小,极点在较高频率处,通过对电路稳定性的分析,设计中这两个极点位置远大于单位增益带宽,从而保证环路稳定性。
外界可编程电阻R prog引脚存在一个额外的极点,考虑外接引脚的极限情况(R= 10kΩ,寄生电容C=10p F),极点频率为1.6M Hz。
通过参数调整,本电路(R=20kΩ时)的单位增益带宽为780M Hz,保证了环路稳定性。
恒压充电环路属于二级跨导放大器,假如B处有小信号电压ΔV,由于M3与线性区工作管(等效阻抗为R)构成源极跟随器,M22、M21栅极电压变化约为ΔV,因此,反馈回B点的小信号电流为: I B=g m22ΔV/(1+g m22R)(5)B点的小信号阻抗为: r B=1/g m22+R(6)通过这种结构,B点等效阻抗已经大大减小,对应的极点位置处于单位增益带宽之外,从而提高环路稳定性。
经过上述设计,得到充电环路的稳定性情况,如图4所示。
对于恒流充电环路,在可编程电阻为10kΩ、引脚寄生电容C=10p F的极限情况下,单位增益带宽为204k Hz,相位裕度为86.68°,增益为51.8dB,充电环路稳定,如图4(a)所示。
当可编程电阻为2kΩ时,增益为71.1dB,单位增益带宽为786k Hz,相位裕度为94°,具有更好的稳定性。
在带电池负载情况下,恒压环路特性如图4(b)所示,增益为77.7dB,保证了充电精度,相位裕度为83°,单位增益带宽为283k Hz,保证了稳定性。
在不接电池时,即使存在振荡,电路将由于M P G点电压被拉高而关断。
这种情况只需要通过外接电容减少纹波,并不需要关注稳定性。
5 芯片版图与后仿真结果整个芯片基于CSMC0.5μm混合CMOS工艺进行实现,芯片版图如图5(a )所示,有充电状态指示(C HR G )、地(GND )、电流编程引脚(PRO G )、电源(V CC )和电池(BA T )共5个引脚。
芯片中部是8个基准修调引脚与基准电压测试脚。
芯片总面积为1.2mm ×0.6mm。
对芯片版图进行寄生参数提取后,在供电电压V DD =5V 、环境温度为27℃的情况下仿真ss 、tt 、ff三种工艺角。
同时,为了能在有效时间内完成芯片的整体仿真,仿真过程采用200m Ω的电阻和45F 的电容串联模型模拟电池,使仿真能控制在秒级。
仿真波形如图5(b )所示,其中,V BA T 曲线表明电池最终充电电压分别为:4.199V 、4.2V 、4.202V 。
