锂离子和锂聚合物电池由于能量密度高和长循环寿命等优点,在便携式设备中得到了广泛的应用。充电管理是锂电池管理的重要组成部分,安全、可靠、快速、高效的锂电池充电器对锂电池的性能及应用起着至关重要的作用。本文从锂电池的结构原理着手,通过对锂电池性能及常用充电方法的研究,分析了充电过程及充电方法对锂电池性能的影响,并在此基础上设计了一款智能锂离子和锂聚合物电池的充电器芯片。本文设计的锂电池充电器芯片采用了恒流恒压的充电方法,并在此基础上将充电过程分为三个阶段:预充电、恒流充电和恒压充电。在充电初期采用较小的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;然后采用较大的恒定电流对电池充电,实现快速充电的目的;最后采用恒压充电,确保电池充满。这种充电方式具有充电时间短,充电效率高的优点。芯片中有电池状态检测电路,不间断的检测锂电池的电压和电流,以确定锂电池应该进行的充电阶段。锂电池的充电过程需要进行严格的控制,以保证锂电池的充电安全。本文设计了两种充电保护模式:充电温度保护和充电时间保护。充电温度保护:锂电池充电温度过高会损坏电池并可能引起爆炸,温度过低则很难将电池充满。因此,把锂电池充电时的温度控制在0~45℃之间,如果超出这个温度范围,就停止对锂电池充电。充电时间保护:锂电池被损坏或被移除时,充电不能完成,芯片会被一直设定在充电状态。而一定容量锂电池的充电时间是可以预计的,因此可以设计一个定时器,在锂电池超出最大充电时间时,停止对它的充电。在充电电源方面,本文选择了使用AC适配器和USB端口。与现在普遍的只采用AC适配器作为供电电源的充电器芯片相比,虽然本文设计充电器芯片显的更复杂,但却极大的提高了充电器的应用范围。芯片可以自动选择AC适配器或USB端口作为供电电源,并保证AC适配器的优先级选择。当电池电压高于AC和USB输入电压时,芯片进入睡眠模式,降低芯片功耗。此外,用户可以直接设定充电时的充电时间和充电电流,实现了与用户的交互式管理。芯片中集成了功率场效应管,并且只需要与少数的几个外部电容、电阻配合使用,就可以完成充电功能,具有很高的集成度。最后,本文设计的电路基于0.5μm BCD工艺,用HSPICE进行了仿真。从