2串双节锂电池保护IC选PW7120还是PW7121？带NTC过温保护差

2串双节锂电池保护IC深度解析

PW7120/PW7121工作原理+MOS选型+注意事项+充电二合一参考设计

2串双节锂电池（7.4V/8.4V）是目前使用最广泛的多串电池组合，广泛用于蓝牙音箱、小风扇、电动工具、LED灯具、智能家居等产品。保护IC是电池安全的核心，今天把平芯微的PW7120和PW7121两颗双节保护IC从工作原理到应用设计全部讲透。

一、芯片选型：PW7120 vs PW7121

两颗芯片都是专用于2节锂电池的保护IC，集成过充、过放、过流、短路四重保护，差异在于NTC温度保护：

PW7120 — 基本型双节保护IC

封装：SOT23-6

保护功能：过充 / 过放 / 过流 / 短路

NTC保护：无

工作电流：极低（微安级）

外围器件：极简（2颗电容 + 2–3颗电阻）

适用：大部分双节锂电池产品，对温度保护无特殊要求的场景

PW7121 — 带NTC过温保护的双节IC

封装：SOT23-6

保护功能：过充 / 过放 / 过流 / 短路 + NTC过高温保护

NTC保护：支持（外接NTC热敏电阻）

NTC触发逻辑：当电池温度超过设定阈值，自动关断充放电MOS，温度回落后自动恢复

适用：大电流充放电、封闭空间发热大、高温环境工作、安全等级要求高的产品（如电动工具、定制电池包）

二、PW7120的充电电压和放电电压保护原理

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

检测方式

• VDD引脚接电池组总正极（B+）

• VC引脚接两节电芯中点（第1节正极 = 第2节负极）

• VSS引脚接电池组总负极（B-）

• 第1节电芯电压 = VC- VSS

• 第2节电芯电压 = VCC – VC

过充保护（充电电压保护）

• 当任意一节电芯电压 ≥ 过充检测阈值（典型4.28V），且持续超过延时时间

• 芯片关断充电控制MOS（COUT引脚拉低），切断充电电流

• 当电压回落到过充释放阈值（典型4.08V）时，自动恢复充电

• 检测精度：±25mV，确保不会因误差导致充不满或过充

过放保护（放电电压保护）

• 当任意一节电芯电压 ≤ 过放检测阈值（典型2.8V），且持续超过延时时间

• 芯片关断放电控制MOS（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3.0V）时，自动恢复放电

• 过放后电池进入低功耗休眠状态，避免电芯被彻底放空

三、PW7120的过放/过充电流保护原理

PW7120的过流保护是通过检测MOS(Q1+Q2)管源极和漏极之间的电压降（VDS）来实现的，不需要外部采样电阻。这是PW7120与三串PW7126的主要区别。

过流检测原理

• MOS（Q1+Q2）管导通时，流过的电流会在MOS(Q1+Q2)内阻RDS(on)上产生电压降

• PW7120内部比较器实时监测这个电压降

• 当VDS电压降 > 过流检测阈值VEDI时，触发过流保护

• 实际过流点 =VEDI(0.2V)/ RDS(on)总

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

放电过流保护

• 当负载电流过大，MOS管VEDI超过阈值，触发放电过流保护

• 芯片关断放电MOSQ2，切断负载电流

• 延时一般为毫秒级，避免启动琬流误触发

充电过流保护

• 当充电电流过大，同样通过MOSVEDI检测触发

• 芯片关断充电MOSQ1，切断充电电流

• 充电过流阈值一般与放电过流阈值相同（由同MOS管决定）

短路保护

• 短路时电流极大，超过流阈值

• 短路保护响应时间极短（微秒级），比过流保护更快

四、MOS管选择

由于PW7120的过流保护直接依赖MOS管的RDS(on)，所以MOS选型直接决定了保护板的持续电流和过流保护点。

MOS选型要求

• VDS耐压 ≥ 10V（双节电池满充电压8.4V，建议耐压∕20V）

• RDS(on)尽可能小，减少导通损耗和发热

• ID（持续电流）满足产品最大工作电流

• 封装根据空间和散热选择（SOP8或TO252）

选型逻辑

• 持续3A以内（音箱/灯具/小家电）→ PW4406A x2，成本最低

• 持续6A（中等功率）→ PW4406A x4

• 持续15A（大功率电动工具）→ PW80N03 x4，TO252大面积散热

五、PW7120设计注意事项

1. VM引脚电阻不能省

2. 电容不能省、位置要近

VDD和VC引脚各需一0.1uF滤波电容，尽量贴近芯片引脚VSS，走线要短，远离大电流走线，否则可能被干扰导致误触发保护。

3. MOS管并联时注意对称布局

多颗MOS并联时，PCB布局要对称，确保每颗MOS的走线长度、线宽一致，否则电流分配不均，某颗MOS过热损坏。

4. 充放电共用P+/P-时注意电流方向

PW7120内部是背靠背MOS架构，充电和放电分别由不同MOS控制。P+/P-共用端口时，两个MOS同时导通，分别控制充/放方向。设计时确认MOS的D、S方向不要接反。

6. 温度影响RDS(on)，过流点会漂移

MOS管RDS(on)随温度升高而增大，导致实际过流保护点在高温时会降低。设计时要考虑最差温度下的最小过流保护电流，确保不会在正常工作时误触发。

六、与充电电路二合一参考设计

PW7120保护IC可以与多款充电IC搭配，实现充电+保护二合一设计。以下是5套经过实测的参考设计方案：

二合一连接方式

• 充电IC输出接保护板P+、P-（充放电共用端口）

• 保护板B+、B-、VM分别接电芯正极、负极、中点

• 充电时电流经过保护板MOS管，PW7120实时监测，过充时自动切断

• 充电IC自带OVP + PW7120过充保护 = 双重安全保障

总结

2串双节锂电池保护IC的核心就是PW7120（或需要温度保护时选PW7121），内部集成电压检测+电流检测+控制逻辑，外围只需要电容、电阻和MOS管，就能实现完整的四重保护。搭配充电IC可以做成二合一板子，一块板解决充电和保护。