平芯微HY2120保护IC与MOS管搭配方案：PW8206A6S/PW4406A/PW20N03选型
HY2120-CB 双节锂电池保护方案：保护机制与 MOS 选型实践SOT23-6 封装、四重保护、充电二合一电路图与 BOM 参考芯片概述HY2120-CB 是平芯微推出的一款双节可充电锂电池保护 IC，采用 SOT23-6L 封装。芯片基于 CMOS 工艺，内部集成过电压充电保护、过电压放电保护、过电流充电保护、过电流放电保护以及电池短路保护等功能。两颗串联锂电池常见的工作电压为 7.4V，满充电压 8.4V，HY2120-CB 正是针对这类应用场景设计的保护方案。这颗 IC 的外围非常简单，只需几颗电容电阻配合外置 MOS 管即可完成保护板搭建。正常工作时电流消耗极低，在不接充电器的情况下还能自动从低功耗模式恢复，适合蓝牙音箱、小风扇、电动工具、LED 灯具等需要双节锂电供电的产品。主要特点可以概括为：支持两节锂离子或锂聚合物电池；过充、过放检测精度高；充放电过流保护检测精准；静态电流低；具备 0V 电池充电能力；短路保护响应迅速；提供多种检测电压和延迟时间可选；外围器件少；封装为 SOT23-6。
一、HY2120-CB 基本规格封装形式为 SOT23-6，适用电池类型是两节串联锂电池，标称 7.4V，满充 8.4V。保护功能覆盖过充、过放、过流和短路四种常见异常状态。芯片不带 NTC 温度检测引脚，如果项目需要温度保护，需要在外部另外搭配热敏电阻电路。工作电流属于微安级，整体功耗很低。外围只需要几颗电容电阻，加上外置 MOS 管，就能把保护板做出来。二、充电电压与放电电压保护HY2120-CB 内部带有高精度电压检测比较器，实时监测两节电芯的电压，根据检测结果决定是否触发保护动作。过充保护在任意一节电芯电压上升到过充检测阈值，典型值为 4.28V，并且持续时间超过设定延时后启动。此时芯片会把充电控制 MOS 管的 CO 引脚拉低，关断充电回路，切断充电电流。当电芯电压回落到过充释放阈值，典型值 4.08V 时，保护自动解除，恢复充电。过充延时一般设置在 1 秒左右，目的是避免电压波动造成误动作。过放保护在任意一节电芯电压跌落到过放检测阈值，典型值为 2.9V，且持续超过延时后启动。芯片将放电控制 MOS 管的 DO 引脚拉低，切断负载电流。当电压回升到过放释放阈值，典型值 3.0V 时，自动恢复放电。触发过放后芯片会进入低功耗休眠状态，防止电芯被继续放空而损坏。三、电流保护工作方式HY2120-CB 的过流保护不需要额外采样电阻，而是直接检测外置 MOS 管源极和漏极之间的电压降 VDS。这种设计让外围更加精简。MOS 管导通后，电流会在其导通内阻 RDS(on) 上产生压降。芯片内部比较器持续监测这个 VDS，当 VDS 超过过流检测阈值 VOCP 时，就触发过流保护。实际过流保护点可以用下面这个关系估算：过流保护电流 = VOCP ÷ RDS(on)总如果采用多颗 MOS 并联，总导通电阻会下降，对应过流保护点会提高：过流保护电流 = VOCP ÷ (RDS(on)单颗 ÷ 并联数)放电过流在负载电流过大、MOS 的 VDS 超过放电过流阈值时启动，关断放电 MOS。延时一般设为毫秒级，防止电机、风扇等负载启动瞬间的浪涌电流误触发。故障排除、负载断开后会自动恢复。充电过流同样在充电电流过大时通过 VDS 检测触发，关断充电 MOS。充电过流阈值和放电过流阈值由同一组外置 MOS 决定，因此 MOS 选型同时影响充放电两个方向的过流点。
四、MOS 管选型因为 HY2120-CB 的过流保护点直接取决于外置 MOS 的 RDS(on)，所以 MOS 选型直接决定了保护板能承受的持续电流以及过流保护电流值。选型时需要关注几个关键参数。VDS 耐压建议至少 10V，考虑到双节锂电满充 8.4V 以及瞬态尖峰，实际设计中通常选择 20V 耐压的型号。RDS(on) 根据目标过流保护点反推，RDS(on) 越小，过流保护点越高。ID 持续电流要满足产品最大工作电流需求。如果需要更大的电流能力，可以并联多颗 MOS，这样既能降低总 RDS(on)，也能提升持续电流和过流保护阈值。
五、充电与保护二合一参考设计HY2120-CB 可以和多款充电 IC 组合，做成充电加保护二合一的方案。充电 IC 的输出接到保护板的 P+、P- 端口，保护板的 B+、B-、VM 分别接电芯正极、负极和中点。充电电流经过保护板上的 MOS 管，HY2120-CB 会实时监测，一旦检测到过充就自动切断充电回路。各种充电方案的完整电路图和 BOM 表都可以提供。
针对不同应用场景，充电 IC 可以这样选：只有 USB 5V 输入且成本敏感时，可用 PW4584A；USB 5V 输入但看重效率，可用 PW4252；USB 5V 输入需要 2A 大电流，可用 PW4253；需要兼容 5V、9V、12V 多种电源，可用 PW4000；固定 12V 适配器供电，可用 PW4084；适配器电压范围宽、在 10V 到 24V 之间不确定时，可用 PW4242。
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