随着IC技术的发展,手持设备的种类和数量日益增多,而作为手持设备的核心,电池被赋予的期望也变得越来越高,传统储能电池的不足开始显现出来。新兴能源锂电池以其比能量高、无污染、容量大、循环寿命长等优点被称为21世纪发展的理想能源并成为当今市场上储能设备的主流。但是锂电池在使用时也有着备受关注的安全性问题:过充电以及高温都会使锂电池有发生爆炸的危险;过放电会减少锂电池的寿命甚至会损坏锂电池。在锂电池充放电期间对其采取一定的保护措施是非常有必要的,因此对高可靠性、高精度、安全快速的电池充电管理芯片的研究具有十分重要的意义。本设计采用CSMC 0.5um BCD工艺,根据Buck型开关转换器的工作原理,分析并设计了一款高精度多模式的锂电池智能充电管理芯片。本文所设计的锂电池充电管理芯片对锂电池充电时采用三段式充电模式:预充电涓流模式,恒流模式以及恒压模式。由于涓流模式充电使系统工作在非连续导通模式(DCM),而恒流模式充电时系统工作在连续导通模式(CCM),因此本设计采用峰值电流模脉冲混合调制模式(PFM-PWM)控制方式,以提高对电源电压与负载变化的瞬态响应能力和系统的转换效率。为了能够适应宽的输入电压范围,引入了斜率补偿技术,增加了系统的带载能力;此款芯片最大可编程充电电流高达2A并可外部设定安全充电时间,实现了与用户的交互式管理;同时通过修调技术使电池充电终止电压精度高达±0.75%,且可外部设定对一节或者串联的两节锂电池进行充电。本设计还根据日本电池协会颁布的安全规范集成了NTC电池温度实时监测调整充电电流以及充电终止电压的充电模式。此外,芯片集成了逐周期限流保护电路、芯片过温保护电路、电池过充保护电路,坏电池检测等保护电路,提高了充电速率的同时又确保了锂电池充电的安全性。文章首先介绍了锂电池的发展历程、锂电池的充电原理和充电方法以及现在市场上应用比较多的充电管理芯片,然后阐述了Buck型开关变换器的原理和特点,对比了电流控制模式和电压控制模式的优缺点,再根据Buck型开关变换器的基本拓扑架构对系统的稳定性进行了分析。最后在此基础上设计出本文所述整体电路。本文重点分析了带隙基准电路、振荡器以及斜率补偿电路、NTC电池充电保护电路、恒流/恒压运算放大器及充电模式切换电路。在尽可能减少外围器件的前提下设计整体电路。最后,本文设计的电路在cadence平台的spectre仿真环境下进行仿真验证,仿真了在不同的输入电压、不同的工艺参数、不同的工作环境温度等条件使用电压源模拟电池充电的情况,仿真结果均满足设计指标的要求,现已送出流片。