随着智能时代的来临,各种便携式电子产品极大丰富和方便了人们的生活。近年来,移动电源的市场规模达到了前所未有的发展,从而促进二次充电电池发展。锂电池由于具有绿色、高能量密度等特性,常用作二次充电电池。然而在过充放电的异常情况下,锂电池内部物质会受到破坏,严重时会引起燃烧爆炸,造成安全事故。因此,锂电池在充放电时需匹配相应的保护电路,目的在于对锂电池的充放电过程实施监测和保护。基于此背景,本文开展了单节锂电池充放电保护电路的研究与设计。主要包括以下内容:首先,分析了锂电池充放电保护电路的基本功能和工作状态,并在此基础上确定了保护电路的系统架构。其次,基于SMIC 0.18μm BCD工艺,采用分段线性补偿技术和电压预调整技术设计一种用于单节锂电池充放电保护电路的MOS带隙基准电路。仿真结果显示,在-40℃~125℃温度范围内,本文所设计的带隙基准电路的温度系数为3.1ppm/℃,电源抑制比为-102dB@10kHz。第三,采用SMIC 0.18μm BCD工艺,对过温保护电路、过充放电压比较器、过电流保护电路、振荡器电路、分频器电路和逻辑控制电路等锂电池充放电保护电路的功能模块进行设计。其中,过充放电压比较器采用迟滞比较器结构,检测精度达到±30mV。为了防止高温对电路安全性和稳定性的影响,设置当温度超过106℃时,保护电路停止工作。最后,对锂电池充放电保护电路进行了系统设计,并采用SMIC 0.18μm BCD工艺对整个保护电路进行了仿真验证。仿真结果表明,保护电路具备过充放电、过放电流和短路保护功能。