近十几年来,电子技术快速发展,特别是消费电子出现巨大的市场空间,便携式电子产品成为未来的发展趋势。各种便携式电子产品功能日益增多,速度越来越快,体积却逐渐缩小,这对其供电电池提出了长续航时间、轻便、高效的要求。锂离子电池具有高能量密度、长寿命、高放电电压、无污染、无记忆效应等独特优势,因而成为了便携式电子产品的理想供电电池。但锂离子电池对充电过程的控制要求更为严苛,需要高精度的电流、电压充电,分段的充电过程和完善的保护功能。本文针对高精度、分阶段等充电需求,设计了一款基于0.5μm标准CMOS工艺的开关模式充电控制芯片。本文首先介绍了锂离子电池的特性及充电控制方式,具体阐述了恒压充电、恒流充电、恒流恒压(Constant Current Constant Voltage,CC-CV)充电三种充电控制方式,分析了CC-CV充电方式的优势。然后介绍锂离子电池充电系统设计,包括充电拓扑、环路控制模式选择,接着计算了电感、电容等系统参数。最后,阐述了芯片内部关键功能模块的设计与仿真,包括带隙基准电路、软启动电路、芯片欠压保护电路、过热关断保护及RC振荡器等功能模块,并仿真验证了整体电路功能。本文重点介绍了高精度的电流型带隙基准电路设计和软启动、功率管驱动的实现。本文设计的充电控制芯片整体版图面积大小为3mm×2mm,采用0.5μm标准CMOS工艺流片,具有低成本优势。其中,1.25V的带隙基准电压源温度系数为13ppm/℃,设计有Trimming修调电路校正工艺角偏差,在-40~120℃的工作温度范围内确保电池充电结束电压精度在0.5%以内。开关频率为1.5MHz,采用功率管驱动电路实现高效率的开关模式充电控制,具有软启动电路、欠压保护、过热关断等多方面保护功能。