智能电池电源管理系统中电压检测器的设计

作     者：李森 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶水驰

授予年度：2009年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电压检测器 12位逐次逼近型模数转换器 阻容混合型数模转换器 比较器 缓冲放大器 

摘      要：随着笔记本电脑的迅速发展,对电脑电源的要求越来越高,针对此而开发的具有电源管理系统的智能电池发展也相当迅速。电压检测器是智能电池中用于检测监控电压的集成芯片。它能对电池的工作状态实施监控,周期性检测电池的充电放电电压,并将检测结果转换成数字信号传递给CPU进行相应处理,起到了检测和控制的作用,从而保证电池正常工作。 电压检测器的主要作用是实时检测模拟电压并产生相应的数字输出,因此它的主要功能模块是一个实时的模数转换器。针对电压检测器芯片面积小、功耗低的要求,本文采用了速度中等、结构相对简单、占用面积小的逐次逼近型模数转换器作为该电压检测器实现模拟到数字量转换的模块。根据电压检测的最小精度确定模数转换器的位数为12位,并依此确定其它模块的结构。该电压检测器主要包括多路选通器、缓冲放大器、比较器、12位逐次逼近数模转换器、移位寄存器、状态机等部分。其中缓冲放大器采用轨至轨结构,保证输入输出均能达到全摆幅;比较器采用了三级预放大锁存结构,提高了响应速度,并具有自动校零功能,减小了失调电压;12位数模转换器采用了高八位电阻低四位电容的阻容混合型结构以减小元器件的尺寸比值,降低失配,提高精度。 本设计基于中芯国际0.18μm数模混合信号工艺,采用3.3V和1.8V的双电源分别对模拟和数字部分供电。最终完成了整体电路和模拟部分版图设计,仿真结果表明各项性能均达到了设计要求。