近些年来,在电子产品的电源选择中,锂电池相比于其他种类电池优势更加明显,应用也更加广泛。但是,锂电池在实际应用过程中可能会出现充电电压过度,放电电压过度,放电电流过大或者短路的情况,此时可能会造成锂电池的损坏,严重的话可能会发生爆炸。这样,锂电池的保护电路就应运而生。本文设计的是一款单节锂电池保护芯片,在正常情况下,既可以连接充电器对电池充电,也可以连接负载使电池放电,该芯片具有充电电压过度保护,放电电压过度保护,放电电流过度保护及短路保护功能,每一种保护都设定了精确的保护电压及相应的保护延时时间,并且每一种保护都具有相对应的恢复条件。同时,采用了电阻修调网络来提高电压的精度,利用带隙基准电路减小电源电压以及温度对电路造成的影响。并且,在实际应用中,只需要简单的外部电路结构就可实现锂电池的充放电保护功能。与其它锂电池保护芯片相比,该芯片具有极简的内部结构,采用整合的电流电压检测模块,并通过数字模块的两路脉冲信号来控制电压电流检测,即电压电流检测是交替进行的,从而减小了电路的尺寸,大大提高了电路的效率。在电压比较器的设计上,我们并没有采用一般的两输入端比较器,而是巧妙利用了电阻分压模块与带隙基准的关系,设计了一个极简的电压比较器,并且,实现了在不同基准电压的情况下,只需要一个比较器就能完成不同电压比较的要求,这是其他锂电池保护芯片不具备的。数字模块的设计是整个芯片最重要的部分,其产生芯片在工作中其他模块所需的使能信号以及延时信号,我们采用简单的与非门、或非门、反相器、各种触发器以及振荡器等形成这些使能以及延时信号。在振荡器的设计上,我们根据反馈系统的波特图与巴克豪森判据的关系来验证电路振荡的可行性。关于充电电压过度的恢复,我们不仅可以采用负载放电的方式,还可以采用锂电池自放电的方式,此设计增加了电路的多样性。本芯片的设计是采用华润上华公司0.25um的BCD工艺。在cadence环境中,利用virtuoso软件对电路进行设计,采用spectre仿真器对电路进行仿真。最终,电路仿真的结果与预期一致,达到设计标准。