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(shí)，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(shí)電路

　　為了防止干擾信號使保護電路產(chǎn)生誤操作，系統針對不同的異常狀態(tài)，設置了相應的延遲時(shí)間。

　　該延遲時(shí)間是由振蕩電路以及計數器共同實(shí)現。

　　振蕩電路采用三級環(huán)形振蕩器結構，其每一級由一個(gè)反相器和一個(gè)電容構成，該振蕩電路正常工作時(shí)，向計數器輸出振蕩方波，不工作時(shí)輸出高電平。

　　計數器由D觸發(fā)器級聯(lián)而成。

　　3.3.2　電平轉換電路

　　同時(shí)，為了保證充電控制管MC在過(guò)充電狀態(tài)下有效關(guān)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(tài)

　　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(jìn)入過(guò)放電保護狀態(tài)后，該使能端由高電位變?yōu)榈碗娢?，關(guān)閉相應電路，芯片進(jìn)入待機狀態(tài)，從而大大降低消耗電流，減小功耗。

　　圖4　過(guò)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(jìn)行仿真。圖4為過(guò)充電保護及復原波形圖，圖5為過(guò)放電保護及復原波形圖。

　　正常工作時(shí)，該芯片的消耗電流為2.11μA,而處于待機狀態(tài)時(shí)的消耗電流僅為0.03μA。過(guò)充電過(guò)放電的電壓檢測精度約為25mV。

　　圖5　過(guò)放電保護及復原波形圖

　　5　結論

　　為滿(mǎn)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(tài)。經(jīng)仿真驗證，本芯片滿(mǎn)足功能、性能設計要求，已經(jīng)流片成功。