锂电池由于具有体积小、质量轻、寿命长、能量密度高等优点,在便携式电子设备中得到了广泛应用。锂电池充电器作为电源管理系统的重要组成部分,其能否为锂电池安全高效地充电,对锂电池的性能及应用来说至关重要。为了对锂电池安全、可靠、快速、高效地充电,本文结合锂电池的基本特性以及常用的充电方法,设计了一款针对单节锂电池的充电器IC。本文采用了以恒流恒压充电法为基础的三阶段法:第一阶段使用小电流对电池进行预处理,对出现过放电的电池进行修复和保护;第二阶段采用较大的恒定电流对电池充电,实现快速充电的目的;第三阶段采用恒压充电,确保电池充满。此充电器IC的最大特点是其高适用性,可以使用各种不同的适配器和USB端口进行供电,尤其是当其结合电流限制适配器时,兼有线性式充电和脉冲式充电的优点,使充电效率大大提高。此外,本设计增加了芯片温度控制、电池温度检测与保护、电源状态检测和充电定时等功能等,实现了对充电过程的智能控制。本文采用0.5μm CMOS N阱工艺,降低了成本。通过HSPICE仿真可知,在各种工艺角,-40℃~125℃的温度范围和4.3V~6.5V的电源电压输入范围内,电池最终充电电压达到4.1V±0.56%。充电器IC结合限定电流为0.5A的电流限制适配器进行恒流充电时,其充电效率高达96%以上。此IC还具有外部电路简单的特点,只需与外部少数电容、电阻配合使用,就可以完成充电功能。文中首先对锂电池的组成及化学原理进行了简单介绍,然后介绍锂电池的特性及常用的充电方法,接着说明充电器IC的整体结构和原理,最后着重介绍内部具体电路的设计与实现,并给出了HSPICE仿真结果。