平芯微HY2120-CB鋰電池保護IC應用指南

保護原理+MOS選型+充電二閤一設計，電路圖BOM全公開

概述

HY2120 採用 SOT23-6L 的封裝形式， HY2120 是一款基於 CMOS 的雙節可充電鋰電池保護電路，牠集高精度過電壓充電保護、過電壓放電保護、過電流充電保護、過電流放電保護、電池短路保護等性能於一身。

特點

• 兩節鋰離子或鋰聚閤物電池的理想保護電路

• 高精度的保護電壓（過充/過放） 檢測

• 高精度過電流充電/放電保護檢測

• 低供電電流

• 在低功耗模式， 不接充電器情況下， 可自動恢複狀態

• 電池短路保護

• 平芯微産品有多種檢測電壓和延遲時間

• 支持 0V 電池充電功能

• 極少的外圍元器件

•  SOT23-6 封裝

一、平芯微HY2120-CB介紹

封裝：SOT23-6

適用電池：2節串聯鋰電池（7.4V/8.4V）

保護功能：過充 / 過放 / 過流 / 短路

NTC保護：無

工作電流：微安級（極低功耗）

外圍：極簡，隻需幾顆電容電阻 + 外置MOS管

平芯微HY2120-CB保護IC，集成過充、過放、過流、短路四重保護，廣泛應用於藍牙音箱、小風扇、電動工具、LED燈具等産品。本文從工作原理到應用設計全麵解析，併提供可直接替代的陞級方案。

二、平芯微HY2120-CB充電電壓和放電電壓保護原理

平芯微HY2120-CB內部集成高精度電壓檢測比較器，通過監測每節電芯的電壓來決定是否觸髮保護。

過充保護（充電電壓保護）

• 當任意一節電芯電壓 ≥ 過充檢測閾值（典型4.28V），且持續超過延時時間

• 芯片關斷充電控製MOS（CO引腳拉低），切斷充電電流

• 當電壓迴落到過充釋放閾值（典型4.08V）時，自動恢複充電

• 過充延時一般爲1秒左右，避免電壓波動誤觸髮

過放保護（放電電壓保護）

• 當任意一節電芯電壓 ≤ 過放檢測閾值（典型2.9V），且持續超過延時時間

• 芯片關斷放電控製MOS（DO引腳拉低），切斷負載電流

• 當電壓迴陞到過放釋放閾值（典型3.0V）時，自動恢複放電

• 過放後芯片進入低功耗休眠，避免電芯被徹底放空損壞

平芯微HY2120-CB的過放/過充電流保護原理

HY2120-CB的過流保護是通過檢測MOS管源極和漏極之間的電壓降（VDS）來實現的，不需要外部採樣電阻，簡化瞭外圍設計。

檢測原理

• MOS管導通時，電流在MOS內阻RDS(on)上産生電壓降

• HY2120-CB內部比較器實時監測這箇電壓降

• 當VDS > 過流檢測閾值VOCP時，觸髮過流保護

• 實際過流點 = VOCP / RDS(on)總

過流保護電流 = VOCP / (RDS(on)單顆 / 併聯數)

放電過流

• 負載電流過大 → MOS VDS超過放電過流閾值 → 關斷放電MOS

• 延時一般爲毫秒級，避免啟動琬流誤觸髮

• 解除條件：斷開負載後自動恢複

充電過流

• 充電電流過大 → 衕樣通過MOS VDS檢測觸髮 → 關斷充電MOS

• 充電過流閾值與放電過流閾值由衕MOS決定

四、MOS管選擇

由於HY2120-CB的過流保護直接依賴MOS管的RDS(on)，所以MOS選型直接決定保護闆的持續電流和過流保護點。

MOS選型要求

• VDS耐壓 ≥ 10V（雙節電池滿充電壓8.4V，建議耐壓∕20V）

• RDS(on)根據目標過流保護點選擇

• ID（持續電流）滿足産品最大工作電流

• 併聯多顆可降低RDS(on)總，提陞持續電流和過流保護點

五、與充電電路二閤一蔘考設計

平芯微HY2120-CB保護IC可以與多款充電IC搭配，實現充電+保護二閤一設計。以下是經過實測的蔘考方案：

二閤一連接方式

• 充電IC輸齣接保護闆P+、P-（充放電共用端口）

• 保護闆B+、B-、VM分彆接電芯正極、負極、中點

• 充電時電流經過保護闆MOS管，HY2120-CB實時監測，過充時自動切斷

• 所有充電方案的完整電路圖和BOM錶都可以提供

選型建議

• 隻有USB 5V輸入、成本敏感 → PW4584A

• USB 5V輸入、要高效率 → PW4252

• USB 5V輸入、要大電流2A → PW4253

• 多種電源兼容（5V/9V/12V）→ PW4000

• 固定12V適配器 → PW4084

• 適配器電壓不確定（10-24V）→ PW4242