基于CMOS工藝的鋰聚合物電池保護電路設計
即對于增強型NMOS管,VTH隨溫度升高而下降,而對于耗盡型NMOS管,VTH為負值,其絕對值隨溫度升高而上升。由此推得,當選取合適的參數時,本電路的溫度漂移可以控制在較小范圍內。
3.3 其余部分設計
3.3.1 延時電路
為了防止干擾信號使保護電路產生誤操作,系統針對不同的異常狀態,設置了相應的延遲時間。
該延遲時間是由振蕩電路以及計數器共同實現。
振蕩電路采用三級環形振蕩器結構,其每一級由一個反相器和一個電容構成,該振蕩電路正常工作時,向計數器輸出振蕩方波,不工作時輸出高電平。
計數器由D觸發器級聯而成。
3.3.2 電平轉換電路
同時,為了保證充電控制管MC在過充電狀態下有效關斷,利用電平轉換電路使輸出COUT端為邏輯電路輸出信號的四級反相,從而使COUT端低電平由VSS降至V-。
3.3.3 待機狀態
芯片中的部分電路設有使能端,為邏輯電路輸出。當保護電路進入過放電保護狀態后,該使能端由高電位變為低電位,關閉相應電路,芯片進入待機狀態,從而大大降低消耗電流,減小功耗。

圖4 過充電保護及復原波形圖4 仿真結果及分析
本芯片采用0.6μm的標準CMOS工藝。使用49級HSPICE模型進行仿真。圖4為過充電保護及復原波形圖,圖5為過放電保護及復原波形圖。
正常工作時,該芯片的消耗電流為2.11μA,而處于待機狀態時的消耗電流僅為0.03μA。過充電過放電的電壓檢測精度約為25mV。

圖5 過放電保護及復原波形圖
5 結論
為滿足低功耗要求,設計了基于亞閾值區的基準電路及比較器,并設置了待機狀態。經仿真驗證,本芯片滿足功能、性能設計要求,已經流片成功。
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