多节锂电池保护IC的研究

电池保护，特别是锂电池的保护，对于安全使用来说一直是一个很重要的需要考虑的方面。对于那些成本比较低的电池应用，如电源应用，电池的保护只需要一些简单的保护，比如充电时的过充保护和放电时的掉电保护，宏康的HY2110，Hy2111，Hy2113等就是这种简单的锂电池保护IC。对于一些锂电池的高级应用，比如用在笔记本电脑里，除了基本的过充和掉电保护外，电池保护还应用了气体压力计来做为二级保护，这就会用到HY4145等计量IC。
  而对于多组锂电池的保护，现在大部分应用的产品的技术都是使用A/Dconverter来把电压转化为数字信号，通过微控制器来进行保护，HY2120-CB就是这种双节锂电池保护IC。这种解决方案的优点是灵活，但这种方案也有很多缺点:成本高，一些复杂的模块比如说A/Dconverter的必要性;功耗大;不能同时检测到所有的单元，因为A/D converter只能按顺序的扫描每个电池单元。为了解决前面的解决方案的那些问题，所以就这种应用的电池保护本论文提出一种新的电路拓扑结构，来达到功耗低，成本低的目的。
  本论文首先讲述了锂离子电池的基本原理，以及保护IC的基本保护功能过充(Over Voltage Protection)，过放电(Under Voltage Protection)，过流(Over Current Protection)，以及短路保护(Short-circuit Protection)的功能实现，然后再讲述了对于一个具备基本保护功能的锂电池保护 IC的系统结构是怎样的。最后基于本文提出的多节锂电池保护 IC的系统架构，实现了系统中模拟模块的电路设计，并且提出了一种新的架构来实现检测电压和比较两个模拟模块的功能。
  本论文使用的工艺是TSMC0.3524V的CMOS工艺来设计相应的模拟模块的。