用太阳能电池供电的锂电池充电管理集成电路的设计Word格式文档下载.doc

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充电状态自动控制功能；

　芯

片温度调制电路；

据太阳能电池的输出电流能力自动调整充电电流的功能。

该芯片还具有集成度高，根　

应用电路简单等优点。

关键词：

电池；

锂充电管理集成电路；

阳能电池供电　太

Ａ　－ｏ　ｌＣｈｒｅＭａａｅｅｔＩＰｏｒｄｂ　ｏａ　ｌ　ＬｉｉｎＣｅｌ　ａｇ　ｎｇｍｎ　Ｃ　ｗｅｅ　ｙＳｌｒＣｅｌｓ

ＣＨＥＮＧ　ｉｌＺＬ—ｉＨＡＯＪａ－ｏｇＸＩ，　ｉｎｌｎ，ＯＮＧ　ｎ，ＩＨｏｇＺＹｏｇｊ　ｎ，ＨＡＮＧＷｅ，ＨＥ　ｉＺＮＧ　ｎＹｉ　

（ｈｎｈｉｎｔｕｅｏ　ｃｏｓｓｍａｄＩｆｒｔｎＴｃｎｌｇ，ＳａｇａＩｓｔｔｆｒ—ｙｔ　ｎ　ｏｍａｉ　ｅｈｏｙ　ｉ　Ｍｉｅｎｏｏ　

ＣｉｅｅＡａｅｙｏ　ｃｅｃ，ｈｎｈｉ０００Ｃｉａ　ｈｎｓ　ｃｄｍ　ｆｉｅＳａｇａ２０５，ｈｎ）Ｓｎ　

ＡｂｓｒｃＡ　ｈｐｗｉｈｉｅｎｎ　ｎｅｌｃｕａ　ｏｅｔ　ｉｈｓｗａ　ｅｅｏｅ．ｔａ　ｅｕｅ　ｏ　ｈｒｉｇＬｉｉｎｃｌｓｔａｔ：

ｃｉ　ｔ　ｎｄｐｅｄｅｔｉｔｌｅｔｌｐｒｐｒｙｒｇｔ　ｓｄｖｌｐｄＩ　ｎｂ　ｓｄｆｒｃａｇｎ　－ｏ　ｅｌ　ｃ

ｗｔｐｗｒｓｐｌｆｍｓｌ　ｅｓＴｅｍｉｆｎｔｎｏ　ｉｃｉ　ｎｌｄｓｃａｇｎ　ｈ　ｉｉｎｃｌ　ｙｉ　ｏｅ　ｕｐｙｒ　ｏａｃｌ．ｈ　ａｎｕｃｏ　ｆｔｓｈｐｉｕｅ：

ｈｒｇｔｅＬ—ｏ　ｅｓｂ　ｈ　ｏｒｌ　ｉｈ　ｃ　ｉｌ

ｃｎｔｎ—ｕｒｎ　ｒｃｎｔｎ—ｏｔｇ　ｄ　ｉ　ｏａ　ｅｌ’ｓｐｌ；

ｍｏｉｒｇｔｅｒａ－ｉ　ｍｐｒｔｒ　ｆｈ　ｏｓｔｃｒｅｔ　ｏｓａｔｖｌｅｍｏｅｗｔｓｌｒｃｌ　ｕｐｙａｏａｈｓｎｔｉ　　ｅｌｔｏｎｈｍｅｔｅｅａｕｅｏ　ｅｔ

Ｌｉｏ　ｅｌ　ｎ　ｈ　ｎｕ／ｕｐｔｖｌｇｓｔ　ｕａａｔｅｃａｇｎｇｔ　ｅｌ　ｅｕｅｙａｄｅｃｅｔ；

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ｔｅｈｇｇｔｔ；

ｈｐｔｐｒｔｒ　ｎｒｌｉｕｓａｔｍｔ　ｄｕｔｇｆｈｇｇｃｒｎ　ｃｒｉｇｏｓｌ　ｌｓｈ　ａｉ　ａｓｃｉ　ｍｅａｅｏｔ　ｒｉ；

ｕｏａｃａｊｓｎ　　ａｉ　ｒｔｃｏｄｎ　　ａｃｌ　ｃｒｎｓｅｅｕｃｏｃｃｔｉｉｏｃｒｎｕｅａｔｏｒｅ’

ｄｉｉｇｃｐｂｌｙＴｉｃｉ　　　ｉｈｄｎｉ　Ｉ　ａ　ｎｙｒｑｉｓａｓｌｌｕｅ　ｆｘｒａ　ｏｏｅｔ．ｒｎ　ａａｉｔ．ｈｓｈｐｉａｈｇ　ｅｓｔＡＳＣｔｔｌ　ｅｕｒ　　ｍａ　ｍｂｒ　ｅｎｌｍｐｎｎｓｖｉ　ｓｙｈｏｅｎｏｅｃ　

Ｋｅｗｏｄｓｉｏ　ｌ；

ａｇ　ｎａｅｎ　Ｃ；

ｏａ　ｌＰｏｒｄｙｒ：

Ｌ－ｉｎＣｅｌＣｈｅＭａｇｍｅｔＩＳｌｒＣｅｌｗｅｅ　ｒ　

本课题得到上海市科委集成电路设计专项（目项编号：

０７６０２０的资助。

８０２００）　

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Ｉ　－　Ｉ　ＩＩ巾国集成电路　－！

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器斗　

一’。

ｆ　

１简介　　

太阳能电池的发展始于上世纪五十年代，最初　应用于宇宙开发，航空航天等领域。

经过近五十年　

的发展，论从发展速度、术成熟性，是从应用　无技还

ＩＨ　Ｐ

领域来看，太阳能电池都是新能源中的佼佼者。

太　阳能电池具有许多优点，比如：

全可靠、噪声、安无无　污染、能量随处可得、不受地域限制、须消耗燃料、无　

无机械转动部件、故障率低、维护简便、可以无人值　

守、建站周期短、模大小随意、须架输电线路、规无可　以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是其它发　

电方式所不及的。

图１太阳能电池简化电路模型　

池的特性不同而有所差异。

是，但对于大多数硅电池　而言，一电压都在０５到０６这．Ｖ．Ｖ之间，也是ｐｎ这－　结二极管的正常正向电压。

太阳能电池作为有潜力的可再生能源，多年来　

其产量一直以每年１％到２％的增长率在增加，　Ｏ５目前主要应用领域包括航空航天、军事以及民用消费　

品等。

图２展示了太阳能电池的输出特性。

由于串联　电阻（Ｓ的原因，Ｒ）电压会稍有下降。

然而，有时如　

果通过内部二极管的电流太小，导致偏置不够，会并　且穿过它的电压会随着负载电流的增加而急剧下　降。

后，最如果所有电流都只流过负载而不流过二极　管，出电压就会变为零。

输这个电流被称为太阳能电　池的短路电流（Ｓ。

ＩＣ和ＶＣ都是定义太阳能　ＩＣ）ＳＯ

但是太阳能电池并不是一个理想的电源，其输　出特性受光照强度和光线频谱等因素影响，出电　输流很不稳定，所以太阳能电池不能直接驱动用电装　置，而需要将太阳能电池先存储在蓄电池中，后通　然过蓄电池为用电装置供电。

本课题的芯片可以利用太阳能电池为锂电池充　

工作性能的主要参数之一。

因此，太阳能电池被认为　

是“电流限制”型电源。

的输出电压会随着输出电　它

电，面详细介绍芯片的研发内容。

下　

流的增加而降低，并在负载电流达到短路电流时降　

为零。

２电路设计　　

２１太阳能电池的ｌＶ特性　．＿

太阳能电池一般由ｐｎ结组成，－由于ｐｎ结的　－

由于太阳能电池的输出电流随光照强度的变化　而变化，所以一般不能用太阳能电池给用电系统直　

接供电，一般需要将太阳能电池的能量先存储在蓄　电池中，然后通过电池为系统供电。

这就要求充电电　

路能够适应太阳能电池的电压一电流输出特性。

特性类似于二极管的特性，我们一般以如图１中所　

示的电路作为太阳能电池特性的一个简化模型。

电流源ＩＨ产生的电流和太阳能电池上接收　Ｐ

２２锂离子电池充电时的线性恒流／恒　．

到的光量度成正比。

在实际太阳能电池应用中，并　

联电阻（Ｐ）Ｒ的泄漏电流很小，Ｒ而Ｓ则会产生连接　

压控制技术的研究　

锂离子电池的充电要求是在电池电压低于　４２．Ｖ时采用恒定电流模式充电，在电池电压达到　

损耗。

在没有负载连接的时候，几乎所有产生的电　

．Ｖ锂流都流过二极管Ｄ，其正向电压决定着太阳能电池　４２时采用恒定电压充电模式充电，离子电池或　锂聚合物电池的充电电压不能超过４５．Ｖ，否则将　２的开路电压（Ｏ。

电压会因各种类型太阳能电　ＶＣ）该导致过充电现象，轻则影响电池的使用寿命，严重的　

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Ｃｈｉ　ｎｔｎａＩｅｇｒｅｄＣｉｃｕｉａｔ　ｒｔ　

整管的导通，以稳定充电电流。

　●Ｖｍａｐ是电压调制放大器，其功能是将反馈　网络输出的信号与电压基准源的误差进行放大，放　

大后的信号用来调整功率调整管的导通，以达到调　

制充电电压的目的。

２３充电时芯片温度调制技术的研究　．

对于线性充电器，在充电过程中，由于功率管消　

图２太阳能电池的一般ＩＶ性　—特

耗功率，会使功率管的结温升高，过高的结温将使半　

会导致电池报废或爆炸。

所以要求充电芯片的恒压　

导体器件工作不可靠，甚至烧毁半导体器件。

线