2串双节锂电池保护IC+充电IC二合一参考设计，PW7120/PW7121方案电路图BOM打包

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PW7120/PW7121 工作原理、MOS 选型要点与设计注意事项，以及充电二合一参考方案

两节串联锂电池（标称 7.4 V，满充 8.4 V）是当前消费类与轻型动力产品中极为常见的电池组形态，常见于蓝牙音箱、手持小风扇、电动工具、LED 照明以及各类智能家居设备。电池保护 IC 是整套电源方案的安全核心，下面围绕平芯微的 PW7120 与 PW7121 两颗双节保护芯片，从选型、工作原理、MOS 选型到实际设计注意事项进行系统梳理。

一、芯片选型：PW7120 与 PW7121 的差异

PW7120 与 PW7121 均为面向两节锂电池组的专用保护 IC，内部集成了过充电压、过放电压、过流以及短路四重保护功能。二者的主要区别在于是否支持 NTC 温度检测。

PW7120 属于基础型双节保护 IC，采用 SOT23-6 封装，具备过充、过放、过流、短路保护功能，但不集成 NTC 过温保护。其工作电流极低，处于微安级别，外围仅需两颗滤波电容与两到三颗电阻即可工作，适用于大多数对温度保护没有额外要求的双节锂电池产品。

PW7121 在 PW7120 的基础上增加了 NTC 高温保护功能，同样采用 SOT23-6 封装。通过外接 NTC 热敏电阻，当电池温度超过设定阈值时，芯片会自动关断充放电 MOS，待温度回落后自动恢复。该型号更适合大电流充放电、密闭空间发热较大、高温环境运行或对安全等级要求较高的应用，例如电动工具电池包、定制电池组等场景。

二、PW7120 的充电电压与放电电压保护原理

PW7120 内部集成高精度电压检测比较器，通过实时监测每节电芯的电压来决定是否触发保护动作。

电压检测通过三个关键引脚完成：VDD 接电池组总正极 B+，VC 接两节电芯的中点（即第一节正极、第二节负极），VSS 接电池组总负极 B-。由此，第一节电芯电压为 VC 与 VSS 之间的压差，第二节电芯电压为 VDD 与 VC 之间的压差。

过充电压保护

当任意一节电芯电压上升至过充电压检测阈值（典型值为 4.28 V），并且持续时间超过设定的延时后，PW7120 会关断充电控制 MOS，将 COUT 引脚拉低，从而切断充电电流。待电芯电压回落到过充释放阈值（典型值为 4.08 V）后，芯片自动恢复充电。检测精度为 ±25 mV，既能避免过充风险，也能防止因检测误差导致电池充不满。

过放电压保护

当任意一节电芯电压下降到过放检测阈值（典型值为 2.8 V），并持续超过延时时间后，芯片会关断放电控制 MOS，将 DOUT 引脚拉低，切断负载电流。当电压回升到过放释放阈值（典型值为 3.0 V）后，自动恢复放电。进入过放状态后，芯片会切换至低功耗休眠模式，防止电芯被进一步放空而损坏。

三、PW7120 的过流与短路保护原理

PW7120 的过流保护不依赖外部采样电阻，而是通过检测充放电 MOS 管源极与漏极之间的电压降 VDS 来实现的。这也是 PW7120 与三串保护芯片 PW7126 在设计上的主要区别。

当 MOS 管 Q1 与 Q2 导通时，流经的电流会在其导通内阻 RDS(on) 上形成压降。PW7120 内部比较器持续监测该电压降，当 VDS 超过过流检测阈值 VEDI 时，即触发过流保护。实际过流保护点的计算公式为：

过流保护电流（A）= VEDI（0.2 V）/（Q1 + Q2 的总 RDS(on)）

在放电过程中，当负载电流过大导致 VDS 超过阈值时，芯片会关断放电 MOS Q2，切断负载电流，延时通常为毫秒级，可避免启动浪涌造成误触发。充电过流保护的原理相同，当充电电流过大时，芯片关断充电 MOS Q1，充电过流阈值通常与放电过流阈值一致，均由同一组 MOS 管的 RDS(on) 决定。

短路保护的响应速度更快，属于微秒级。短路瞬间电流急剧上升，远超正常过流阈值，芯片会在极短时间内关断 MOS，保护电池与后端电路。

四、MOS 管选型要点

由于 PW7120 的过流保护点直接由 MOS 管的 RDS(on) 决定，因此 MOS 选型对保护板的持续载流能力和过流触发点具有决定性影响。

选型时应关注以下几个参数：VDS 耐压建议不低于 10 V，考虑到双节电池满充电压为 8.4 V，通常留有裕量选择 20 V 规格；RDS(on) 尽可能小，以降低导通损耗和发热；ID 持续电流需满足产品最大工作电流；封装则根据 PCB 空间和散热需求选择 SOP8 或 TO252。

根据常见应用场景，可参考以下选型思路：持续电流在 3 A 以内的产品，如音箱、灯具、小家电，可选用两颗 PW4406A，成本较低；持续电流约 6 A 的中等功率应用，可采用四颗 PW4406A 并联；持续电流达到 15 A 的大功率电动工具等场景，则建议选用四颗 PW80N03，并配合 TO252 封装以获得更大的散热面积。

五、PW7120 设计注意事项VM 引脚电阻不可省略

VM 引脚电阻是芯片正确检测过流和短路状态的关键元件，设计时不能省略，阻值与封装需参考规格书推荐值。

滤波电容必须靠近芯片放置

VDD 与 VC 引脚各需一颗 0.1 μF 滤波电容，安装时应尽量贴近芯片引脚和 VSS 地线，走线短且远离大电流路径，否则高频干扰可能导致芯片误触发保护。

MOS 并联布局要对称

多颗 MOS 并联使用时，PCB 布局必须保持对称，使每颗 MOS 的走线长度和线宽一致。若电流分配不均，某颗 MOS 会承担过大电流而过热损坏。

共用 P+/P- 时注意电流方向

PW7120 内部采用背靠背 MOS 架构，充电与放电分别由不同 MOS 控制。当 P+ 与 P- 作为共用端口时，两颗 MOS 同时导通，分别控制充放电方向。设计时务必核对 MOS 的 D、S 极方向，避免接反。

温度对过流点的影响

MOS 管的 RDS(on) 会随温度升高而增大，导致实际过流保护点在高温环境下降低。因此设计时要考虑最恶劣温度条件下的最小过流保护电流，避免正常工作条件下误触发保护。

六、充电保护二合一参考设计

PW7120 保护 IC 可与多款充电 IC 组合使用，实现充电与保护二合一的集成方案。以下是五套经过实测验证的参考设计方案。

二合一方案的典型连接方式如下：充电 IC 的输出接保护板的 P+ 与 P-，也就是充放电共用端口；保护板的 B+、B- 分别接电芯正极与负极，VM 接电芯中点；充电电流经过保护板 MOS 管，PW7120 实时监测充电状态，过充时自动切断充电回路。充电 IC 自身具备的 OVP 过压保护再配合 PW7120 的过充保护，可形成双重安全冗余。

结语

两节锂电池保护方案的核心可以归纳为：常规场景选用 PW7120，对温度保护有要求时选用 PW7121。芯片内部已集成电压检测、电流检测与控制逻辑，外围只需少量电容、电阻和 MOS 管即可构建完整的四重保护。若再搭配合适的充电 IC，还能将充电与保护整合到同一块板上，简化整机电源架构并提升安全裕度。