CN100470983C - Nmos电池反接保护 - Google Patents

Nmos电池反接保护 Download PDF

Info

Publication number
CN100470983C
CN100470983C CNB2006100595402A CN200610059540A CN100470983C CN 100470983 C CN100470983 C CN 100470983C CN B2006100595402 A CNB2006100595402 A CN B2006100595402A CN 200610059540 A CN200610059540 A CN 200610059540A CN 100470983 C CN100470983 C CN 100470983C
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
transistor
protection
error
voltage source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100595402A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1832285A (zh
Inventor
K·陈
D·唐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN1832285A publication Critical patent/CN1832285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100470983C publication Critical patent/CN100470983C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
    • H02H11/003—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection using a field effect transistor as protecting element in one of the supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

一种极性反接保护系统，包括一个电压源，该电压源包含正、负端。极性敏感装置具有与电压源的正端相连通的第一端子，并包括第二端子。低电阻开关与电压源的第一和第二端子相连通，并与极性敏感装置的第二端子相连通。低电阻开关在电压源正端的第一电压减去电压源负端的第二电压大于阈值电压时在极性敏感装置的第二端子和电压源的负端之间采取导通状态。否则，低电阻开关采取非导通状态。

Description

NMOS电池反接保护
技术领域
本发明涉及反向电压保护。
背景技术
当电路由电压源供电时，如果电压源以反向极性连接则通常是有不利影响的。例如，车辆具有与电池的正、负端相连的正、负电池缆线。如果正缆线与电池负端相连而负缆线与电池正端相连，则电压源以相反极性连接。
现在参考图1A，示出了根据现有技术的结合基于熔丝的极性反接保护系统的电路100的电路图。该电路包括晶体管102。该实施方案中晶体管102是n-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，具其有栅极、源极、漏极以及体区，当然也可以使用其他类型的晶体管。电压源104的第一端子与熔丝106的第一端子相连通。熔丝106的第二端子与第一二极管108的负端以及电感器110的第一端子相连通。第一二极管108的正端与电压源104的第二端子相连通。电感器110的第二端子与晶体管102的漏极以及第二二极管112的正端相连通。晶体管102的源极和体区与电压源104的第二端子相连通。第二二极管112的负端与电容器114的第一端子相连通。电容器114的第二端子与电压源104的第二端子相连通。
正常工作时，电压源104的第一端子处的电压相对于电压源104的第二端子为正。熔丝106作为小电阻工作，第一二极管108反向偏置。电流流经电感器110，然后流入晶体管102和/或第二二极管112。这种方法的一个缺点是电流必须总是流过熔丝106，而不管它后来是否流经晶体管102或流经第二二极管112。熔丝必须对这种连续电流是额定的，且连续地消耗功率。
现在参考图1B，电路图120示出了当电压源以反向极性连接时图1A的电路。为了使操作更明显，电路上下颠倒重新画出。晶体管102的体区现在处于电路的最高电势。晶体管102的体区和晶体管102的源极之间的pn结现在是正偏的。没有熔丝106提供的保护，晶体管102的该pn结传导电压源104所能提供的电流。该大电流可能损坏晶体管102。
此外，第一二极管108现在正向偏置，并传导电压源104允许的电流。大量的电流使熔丝106快速熔断，有效地将电压源104与电路的其他部分断开。一旦电压源104被纠正，熔丝106必须被替换，这种方法的一个缺点是替换成本和人工。
现在参考图2A，示出了根据现有技术的结合基于PMOS的极性反接保护系统的电路140的电路图。该电路包括第一和第二晶体管，分别为142和144。该实施方案中第一晶体管142是p-沟道MOSFET，第二晶体管144是n-沟道MOSFET，它们每个都具有栅极、源极、漏极和体区，当然也可以使用其他类型的晶体管。电压源146的第一端子与第一晶体管142的漏极相连通。第一晶体管142的栅极与电压源146的第二端子相连通。第一晶体管142的源极和体区与电感器148的第一端子相连通。电感器148的第二端子与二极管150的正端以及第二晶体管144的漏极相连通。二极管150的负端与电容器152的第一端子相连通。电容器152的第二端子以及第二晶体管144的源极和体区与电压源146的第二端子相连通。
正常工作时，第一晶体管142的栅-源电压(VGS)小于零，第一晶体管142传导电流。因为第一晶体管142的电压降插入在电压源146和电感器148的第一端子之间，可施加在电容器152上的可能电压减小。此外，所有的电流流经第一晶体管142，而不管它此后是否流经第二晶体管144或二极管150。这需要使用更为昂贵的晶体管。
现在参考图2B，电路图160示出了当电压源146以反向极性连接时图2A的电路。为了使操作更明显，电路上下颠倒地重新画出。第一晶体管142的栅极现在与电源电压相连。第一晶体管142源极的电压不能大于电源电压，所以VGS≥0。这样第一晶体管142截止，没有电流在电路中流动。
发明内容
提出用于包括正、负端的电压源的极性反接保护系统。该系统包括极性敏感装置，其具有与电压源的正端相连通的第一端子，并包括第二端子。该系统还包括低电阻开关，其与电压源的正端、电压源的负端以及极性敏感装置的第二端子相连通。当电压源的正端处的第一电压减去电压源的负端处的第二电压大于第一阈值电压时，该低电阻开关采取电压源的负端与极性敏感装置的第二端子之间的导通状态。否则，当第一电压减去第二电压小于第二阈值电压时，该低电阻开关采取电压源的负端和极性敏感装置的第二端子之间的非导通状态。
其他特征中，低电阻开关包括n-沟道场效应晶体管(FET)，该晶体管具有栅极端子、源极端子、漏极端子和体区端子。其他特征中，第一和第二阈值电压等于该晶体管的物理阈值电压。
另外的特征中，该晶体管的栅极端子与电压源的正端相连通，该晶体管的漏极端子与极性敏感装置的第二端子相连通，该晶体管的源极和体区端子与电压源的负端相连通。
本发明的进一步的应用领域将从此后提供的详细描述中显而易见。应当理解详细描述和特定实例表示本发明的优选实施例，仅起阐述目的而没有限制本发明范围的意思。
附图说明
从详细描述和附图中，本发明将得到全面的理解，附图中：
图1A是根据现有技术的结合基于熔丝的极性反接保护系统的电路的电路图；
图1B的电路图示出了图1A中电压源以反向极性连接时的电路图；
图2B是根据现有技术的结合基于PMOS的极性反接保护系统的电路的电路图；
图2B的电路图示出了图2A中电压源以反向极性连接时的电路图；
图3A是根据本发明原理的结合极性反接保护系统的示例性电路的电路图；
图3B是图3A的示例性电路在电压源以反向极性连接时的电路图；以及
图4是根据本发明原理的结合极性反接保护系统的示例性系统的框图。
具体实施方式
下面优选实施例的描述仅是示例性的，并未意图限制本发明、其应用及用途。为清楚起见，附图中使用相同的参考数字指示相似的元件。
现在参考图3A，示出了结合基于NMOS的极性反接保护系统的示例性电路180的电路图。该电路包括第一和第二晶体管，分别为182和184。该实施方案中第一和第二晶体管182和184是n-沟道MOSFET，它们每个都具有栅极、源极、漏极和体区，当然也可以使用其他类型的晶体管。
电压源186的第一端子与电感器188的第一端子相连通。电感器188的第二端子与第一晶体管182的漏极以及二极管190的正端相连通。驱动电路191的第一端子与第一晶体管182的栅极相连通。驱动电路191的第二端子与第一晶体管182的源极相连通。二极管190的负端与电容器192的第一端子相连通。电容器192的第二端子与电压源186的第二端子相连通。第一晶体管182的体区和源极与第二晶体管184的源极和体区相连通。第二晶体管184的栅极与电压源186的第一端子相连通。第二晶体管184的漏极与电压源186的第二端子相连通。
一个实施例中，驱动电路191输出脉宽调制方波信号到第一晶体管182的栅极。这使得示例性电路180用作升压转换器，该方波信号的占空比控制电容器192上的平均和脉动电压。
正常工作时，第二晶体管184的栅-源电压(VGS)为正，第二晶体管184传导电流。仅当电流流经第一晶体管182时第二晶体管184才传导电流。当第一晶体管182截止时，被迫流经二极管190的电流不流经第二晶体管184。因为没有在从电压源186到电容器192的电流路径中插入第二晶体管184的电压降，这增加了可以在电容器192上产生的可能电压。此外，第二晶体管184和其在必须维持连续电流的情况下相比，可以更便宜。
现在参考图3B，电路图200示出了当电压源186以反向极性连接时图3A的示例性电路。为使操作更明显，该电路被上下颠倒重新画出。第二晶体管184的栅极现在处于电路中的最低电压电势。第二晶体管184源极处的电压不低于电路中的最低电压电势，所以VGS≤0。这样第二晶体管184截止，没有电流在电路中流动。
现在参考图4，示出了根据本发明原理的结合极性反接保护系统的示例性系统220的框图。图3A示出了该示例性系统220的特定实施方案。电压源222的正端与极性敏感装置224的第一端子以及低电阻开关226的第一端子相连通。极性敏感装置224的第二端子与低电阻开关226的第二端子相连通。低电阻开关226的第三端子与电压源222的负端相连通。可选地，负载228的第一端子与极性敏感装置224的第三端子相连通，负载228的第二端子与电压源222的负端相连通。
电压源222在其正端和负端之间提供电源电压。极性敏感装置224是这样一种装置，即，优选仅当向其施加的电压为正时它才工作。为达此目的，低电阻开关226在电源电压大于阈值电压时采取导通状态，且在电源电压小于该阈值电压时采取非导通状态。低电阻开关226设计成在导通状态下在电压源222和极性敏感装置224之间提供低电阻连接。从极性敏感装置224传输到负载228的任何电流不流经低电阻开关226，而是直接流到电压源222的第二端子。这样低电阻开关226并不由于流经负载228的电流产生任何损耗。
现在本领域技术人员从前面的描述可以理解：本发明广泛的示范可以以多种形式执行。因此，尽管本发明结合特定实例描述，本发明的真实范围不应受此限制，因为对于技术人员来说，通过研究附图、说明书和下面的权利要求，其他的修改是显而易见的。

Claims (15)

1、一种用于包括正负端的电压源的极性反接保护系统，包括：
极性敏感装置，具有与电压源的正端相连通的第一端子，并包括第二端子；
低电阻开关，具有与电压源的正端相连通的第一端子，与电压源的负端相连通的第二端子，以及与所述极性敏感装置的所述第二端子相连通的第三端子，
其中所述低电阻开关在电压源正端处的第一电压减去电压源负端处的第二电压大于第一阈值电压时，在其第二和第三端子之间采取导通状态，且其中所述低电阻开关在所述第一电压减去所述第二电压小于第二阈值电压时，在其第二和第三端子之间采取非导通状态，和
具有第一和第二端子的驱动电路，其中所述驱动电路的所述第一端子与所述极性敏感装置的控制端子相连通，且所述驱动电路的所述第二端子与所述极性敏感装置的所述第二端子相连通。
2、权利要求1的极性反接保护系统，其中所述驱动电路在所述驱动电路的所述第一端子和所述第二端子之间产生脉宽调制方波信号。
3、权利要求1的极性反接保护系统，其中所述低电阻开关包括第一晶体管。
4、权利要求3的极性反接保护系统，其中所述第一晶体管是n-沟道场效应晶体管，其具有栅极端子、漏极端子和源极端子。
5、权利要求4的极性反接保护系统，其中所述第一和第二阈值电压等于所述第一晶体管的物理阈值电压。
6、权利要求5的极性反接保护系统，其中所述第一晶体管的所述栅极端子与电压源的正端相连通，所述第一晶体管的所述源极端子与所述极性敏感装置的所述第二端子相连通，且所述第一晶体管的所述漏极端子与电压源的负端相连通。
7、权利要求6的极性反接保护系统，其中所述第一晶体管还包括与所述第一晶体管的所述源极端子相连通的体区端子。
8、权利要求1的极性反接保护系统，其中所述极性敏感装置包括第二晶体管和电感器，其中所述第二晶体管与所述电感器相连通。
9、权利要求8的极性反接保护系统，其中所述第二晶体管是n-沟道场效应晶体管，其具有栅极端子、漏极端子和源极端子。
10、权利要求9的极性反接保护系统，其中所述第二晶体管的所述源极端子与所述低电阻开关的所述第三端子相连通，所述第二晶体管的所述漏极端子与所述电感器的第一端子相连通，且所述电感器的第二端子与电压源的正端相连通。
11、权利要求10的极性反接保护系统，其中所述第二晶体管还包括与所述第二晶体管的所述源极端子相连通的体区端子。
12、权利要求9的极性反接保护系统，其中所述第二晶体管的所述漏极端子是所述极性敏感装置的第一端子，所述第二晶体管的所述栅极端子是所述极性敏感装置的所述控制端子。
13、权利要求1的极性反接保护系统，进一步包括负载装置，其与所述极性敏感装置的第一端子相连通，并且也与电压源的负端相连通。
14、权利要求13的极性反接保护系统，其中所述负载装置包括二极管和电容器。
15、权利要求14的极性反接保护系统，其中所述电容器的第一端子与所述二极管的负端相连通，所述电容器的第二端子与电压源的负端相连通，所述二极管的正端与所述极性敏感装置的所述第一端子相连通。
CNB2006100595402A 2005-03-10 2006-03-10 Nmos电池反接保护 Expired - Fee Related CN100470983C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/077475 2005-03-10
US11/077,475 US7312653B2 (en) 2005-03-10 2005-03-10 NMOS reverse battery protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1832285A CN1832285A (zh) 2006-09-13
CN100470983C true CN100470983C (zh) 2009-03-18

Family

ID=36934054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100595402A Expired - Fee Related CN100470983C (zh) 2005-03-10 2006-03-10 Nmos电池反接保护

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7312653B2 (zh)
JP (1) JP2006254687A (zh)
CN (1) CN100470983C (zh)
DE (1) DE102006010528A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055077A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-29 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Verpolschutz elektrischer Komponenten
DE102007011760A1 (de) * 2007-03-10 2008-09-11 Valeo Systèmes d'Essuyage Motoranordnung
US20090167549A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Donald Edward Becker Installation indicator for a self sufficient power supply
US7692908B2 (en) * 2008-01-02 2010-04-06 Glj, Llc Protection of polarity-sensitive components connected in parallel with a direct current motor or inductor
JP5032378B2 (ja) * 2008-03-31 2012-09-26 セイコーインスツル株式会社 充放電制御回路及びバッテリ装置
CA2848272C (en) * 2008-10-22 2017-11-14 International Electronic Machines Corp. Thermal imaging-based vehicle analysis
JP5246407B2 (ja) * 2008-11-04 2013-07-24 株式会社ジェイテクト モータ駆動回路及び電動パワーステアリング装置
DE102009053398A1 (de) 2009-11-14 2010-06-17 Daimler Ag Verpolschutz
CN101872971A (zh) * 2010-07-02 2010-10-27 北京星网锐捷网络技术有限公司 防反接电路、防反接处理方法和通讯设备
CN101924363B (zh) * 2010-08-31 2013-04-10 深圳拓邦股份有限公司 防误操作的保护电路及应用该保护电路的太阳能发电系统
CN101944715B (zh) * 2010-08-31 2013-01-30 深圳拓邦股份有限公司 负载短路保护电路
CN102142681A (zh) * 2010-12-23 2011-08-03 聚信科技有限公司 防止输入反接损坏的方法和装置
DE102012018799A1 (de) 2012-09-22 2014-03-27 Dräger Safety AG & Co. KGaA Versorgungsschaltung in einem Kommunikationssystem einer Kopfschutzbedeckung, Kopfschutzbedeckung mit einer solchen Versorgungsschaltung und Verfahren zum Betrieb einer solchen Versorgungsschaltung
CN103001291A (zh) * 2012-11-30 2013-03-27 广东工业大学 一种无线蓄电池监控终端
CN103279057B (zh) * 2013-04-28 2018-09-07 许昌许继晶锐科技有限公司 模拟量采集通道保护电路及模拟量采集系统
CN103713232A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 厦门普罗太克科技有限公司 智能型防电池极性反接报警器
CN104747373A (zh) 2013-12-31 2015-07-01 通用电气公司 用于保护风力涡轮机电池备用变桨控制系统的系统和方法
US9334830B2 (en) 2014-06-06 2016-05-10 General Electric Company Piston assembly for a reciprocating engine
US9470179B2 (en) 2014-06-06 2016-10-18 General Electric Company Piston assembly for a reciprocating engine
US9845765B2 (en) 2015-01-12 2017-12-19 General Electric Company Piston assembly for a reciprocating engine
US20170062793A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Elitise Llc Contactor assembly for battery module
WO2017034543A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Elitise Llc Battery module housing assembly
CN106847807B (zh) * 2017-03-30 2018-11-13 鑫雁电子科技（上海）有限公司 用于无内部稳压源集成电路的接反限流结构及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4546302A (en) * 1978-08-14 1985-10-08 Century Mfg. Co. Protective sensing means for battery charging circuit
US4868706A (en) * 1988-01-04 1989-09-19 George Zaderej Protection circuit for a battery charger
US5539610A (en) * 1993-05-26 1996-07-23 Siliconix Incorporated Floating drive technique for reverse battery protection
US5517379A (en) * 1993-05-26 1996-05-14 Siliconix Incorporated Reverse battery protection device containing power MOSFET
DE19603117A1 (de) * 1995-02-17 1996-08-29 Int Rectifier Corp Verpolungs-Schutzschaltung
DE19719919A1 (de) * 1997-05-13 1998-11-26 Daimler Benz Ag Anordnung zum Schutz von elektrischen Einrichtungen
US6154081A (en) * 1999-06-15 2000-11-28 Delphi Technologies, Inc. Load circuit having extended reverse voltage protection

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006010528A1 (de) 2006-09-21
US20060202746A1 (en) 2006-09-14
CN1832285A (zh) 2006-09-13
JP2006254687A (ja) 2006-09-21
US7312653B2 (en) 2007-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100470983C (zh) Nmos电池反接保护
CN110024290B (zh) 用于基于GaN晶体管的功率转换器的自举电容器过电压管理电路
US8604862B2 (en) Four-quadrant bootstrapped switch circuit
US7514908B2 (en) Switching power supply device and a semiconductor integrated circuit
US7411768B2 (en) Low-loss rectifier with shoot-through current protection
WO2013114746A1 (ja) ドライバ回路
US20140320197A1 (en) Gate driver circuit
US7288856B2 (en) Reverse battery protection circuit for power switch
CN108206684A (zh) 开关器件和方法
JP2007116653A (ja) スイッチ回路
CN106708154B (zh) 一种单电源电路和电源系统
JP2024036350A (ja) 逆接続破損防止回路
RU2420858C2 (ru) Коммутационная схема и способ управления потребителем электроэнергии
CN106953627B (zh) 功率器件的栅极驱动电路
US9921599B2 (en) Voltage switching circuit and power supply device with regulator
CN110798199A (zh) Mos管驱动电路
JP5562690B2 (ja) 電源用逆流阻止回路
JP3539194B2 (ja) パワーｍｏｓｆｅｔ回路
JP2010130742A (ja) 逆流防止回路
JP4151163B2 (ja) Ｍｏｓトランジスタのドライブ回路
CN112994679A (zh) 驱动电路及控制芯片
CA2613400C (en) A method and device for lowering the impedance of a fet (field effect transistor)
CN105659699A (zh) 电路布置、发光二极管组装以及用于激励光电组件的方法
CN111434001B (zh) 用于双输入充电器的电容器平衡驱动器电路
US20120049812A1 (en) Switched-Mode Converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090318

Termination date: 20140310