锂离子电池以其体积小、质量轻、较高的能量密度、使用周期长、无毒、环保等优点,逐渐地取代其他诸如镉镍和锌锰等类型的电池,成为电池中的“香饽饽”。不仅在智能手机、笔记本电脑、平板电脑、相机等便携式电子产品领域得到广泛运用,而且可作为电动自行车、电瓶车和电动车等交通工具的动力来源。由于锂电池独特的性质,在其应用中,经常会出现电池电压过高、过低和过大电流等情况,导致锂电池使用周期减少和性能降低,严重情况则会引发爆炸和火灾;而且其应用范围很广、形式多样化,单节锂电池可以给手机等供电,多节锂电池串联可以给电动工具供电。针对以上锂电池和其应用的特点,本文提出了一种单片集成的具有级联功能的多节串联锂电池充放电保护芯片的设计方法。该方法采用电阻分压网络与运放完成高压到低压的转换,实现了三节串联锂电池保护系统,另外,它不但包含了锂电池在充放电过程中需要的多种保护功能,同时还具备级联特色。本设计从电路模块的设计和仿真,到系统整体的设计和仿真,再到最终芯片的制造和测试验证了电路设计的可行性。还对芯片的关键电路模块进行了分析和描述,主要模块电路如下:带隙基准电路,电流基准电路,电池电压采样电路,断线保护电路,级联电路等电路模块,且这些电路均集成于单块芯片上,大大降低了成本,增加了可靠性。本设计采用0.18μm BCD工艺实现三节锂电池应用测试芯片,芯片的测试结果显示,该设计不仅实现了锂电池正常的充电过压保护、放电欠压保护和过流保护等功能,还实现了芯片的级联功能。并且芯片正常状态下的电流只有21.6μA,休眠状态下电流只有0.2μA左右,符合锂电池对芯片低功耗的要求。