文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
便携设备电池过压过流保护电路的设计
姓名:张访
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:邹雪城
20060509
华中科技大学硕士学位论文摘要随着便携式电子产品市场的扩大,作为其电力来源的电池不断发展。同时,基于环保和重复使用方面的考虑,使得人们对于二次电池的需求量日益增长,其中锂电池以其良好的综合性能占据了重要地位。但锂电池易受到过充电、过放电和过电流三种状态的损害,因此在使用过程中,合理的保护电路是电池正常、安全工作所必不可少本论文针对实际应用,探讨了电池保护电路的设计。首先由电池保护电路的功能原理和基本结构开始进行分析和设计,针对可能出现的过充电、过放电、放电过电流以及负载短路等异常状态设置了相应的保护机制。由于保护电路依靠电池来为其提供电源电压,为了尽可能少的对电池的待机时间产生影响,设计出低功耗的保护电路便成为一个重要的研究方向。本论文探讨了低功耗的设计方案,分析了工作于亚阈值区的艿缏芳熬咛宓拇刂啤T诖嘶∩希缘绯乇;さ缏返淖幽?榻辛松计,并阐述了详细的设计过程,主要模块包括:过充电检测电路、过放电检测电路、放电过电流检测电路、短路延时电路、振荡器、计数器、电平转换电路、偏置和基准电路及逻辑控制电路。最后,,使用软件对电路进行了仿真验证并对结果进行了分析,证明设计合理,符合设计要求。关键词:电池保护电路低功耗亚阈值过充电过放电放电过电流的。
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学位论文作者签名:欧学位论文作者签名:鄯学位论文版权使用授权书独创性声明如年包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不的法律结果由本人承担。年日本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部保存和汇编本学位论文。保密口,在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密日。朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭指导教师签名:
华中科技大学硕士学位论文髀引言便携设备电池简介近年来,移动通信技术发展迅速,便携式电子产品的应用已经相当广泛,随之而来的,对于电池的性能要求也日益提高。在电池技术的更新换代过程中,镍镉电池、镍氢电池和锂电池等小型二次电池占据了重要地位,而锂电池产品因其体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、高电池电压、工作温度范围大和自放电率低等优点被越来越多的电子产品所采用【H欢绯夭吩诔浞诺绻讨械墓涞纭⒐放电、放电过电流及其它异常状态绺涸囟搪,会导致内部发热,可能引起电池或其它器件的损害,严重的影响了电池使用的安全性。因此,便携设各电池产品保护电路必不可少【。本论文基于标准工艺,设计了一种低功耗的电池保护电路,通过过充电检测输出端、过放电和放电过电流检测输出端的输出电平控制外接开关晶体管的关断,达到对电池实施保护的目的。该电路具有低功耗、检测电压精度高、可靠性好等优点,可广泛用于移动电话、笔记本电脑、等产品中。目前,便携设备所使用的电池多为镍镉电池、镍氢电池和锂电池等二次电池,即可重复使用电池,其中,锂电池的应用最为广泛。锂电池分为锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池。其中锂金属电池多为一次电池,也就是不可充电电池,其放电电流不大,应用也不是很广泛;通常所说的锂电池实际上是锂离子电池,也是目前应用最广泛的锂电池:锂聚合物电池是第三代锂电池,它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的,代表了今后的发展趋势嗍,而且锂聚合物电池的充电管理和保护部分与现有的锂离子电池基本兼容。锂离子电池负极是碳素材料【!保缡ǎ徽呛墓山鹗粞趸铮
华中科技大学硕士学位论文电池保护电路的特点缃庵适呛蔚挠谢芤骸Mǔo胱拥绯夭⒉缓鹗麸3涞缡保电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出,经过电解质,嵌入到负极品格中。放电时,过程正好相反,锂离子返回正极,电子则通过用电器,由外部电路到达正极与锂离子复合。由于锂离子电池不含任何贵重金属,原材料便宜,价格相对较低。与传统的二次电池相比,锂离子电池有突出的优点:作电压高,锂离子电池的工作电压在悄雍湍獾绯毓ぷ鞯缪沟娜叮虼酥荒苡蔑胱拥绯刈ㄓ充电器来充电。在许多小型电子产品上,一节电池即可满足使用要求。这也是与其它二次电池的重大区别。饶芰扛撸胱拥绯乇饶芰磕壳耙汛/,,目