CN102570840A - 一种电压正负极极性切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电压正负极极性切换电路，通过控制双刀双掷继电器，在供电输出端极性不确定时，总是将供电输出端的正极接受电输入端的受电正极，供电输出端的负极接受电输入端的受电负极。本发明电路结构简单，成本低，故障率少，功能可靠。可以提高产品的适应性，使产品品级得以提升。比如在老化工作中使用时，本发明可以降低DC/DC电源老化操作人员的劳动强度，提高工作舒适性，从而提高公司形象。由于减轻了老化人员的劳动强度，简化了程序，也就间接减少了操作的出错机率。该发明电路应用范围极宽，可以应用于任何需要区分电压极性输入的领域。对于输入电压是变化的，只需把D1用导线短接即可，如电话接入器等等。

Description

一种电压正负极极性切换电路
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及电源输入和输出电路中电压正负极极性切换的电路。
背景技术
目前，DC/DC电源一般是在这样的情况下使用。比如现在各种汽车的蓄电池的输出电源的电压为12V，也有使用48V的直流电源。但汽车内部有很多的精密器件，需要各种电压，如：5V、12V和-12V，这样需要将48V电源转换成5V、12V和-12V的电源，这就是DC/DC电源。所有DC/DC电源，它的输入电压(如48V输入电源)都是有极性的，假如一旦输入电压接反，如果电源本身没有保护电路，就会烧坏其MOS管和一些重要器件；如果有保护电路则会引起该电源不起机，无输出，如图1所示。该电路是目前使用的具有反接保护电路的电路原理图。为了描述方便，将供电端的两个端点称为A端和B端，按照目前的一般情况，A端为正电压，B端为负电压，若反接了，则是B端为正电压，A端为负电压，而受电端因为直接要与用电的电子元件相接，极性是固定的。因此，只有一种情况，一个端为正端，另一端为负端。
如图1所示，当做为供电端的直流电源输出的A端为正，B端为负时，DC/DC电源的输入端正端与A端相连，负端与B端相接，这样，通过DC/DC电源能获得正常的输出。当它的输入端接反，即B端为正，A端为负极接时，会引起ZD1因无电压不击穿，Q1基极得不到驱动电流，截止，K1处于断开状态，不吸合，D1因电压反向，不导通，从而使输出端得不到电压，保护输出端后级电路的器件安全，但也引起输出端后级电路因得不到工作电压，而不工作。这种电路，输入端可以接反，但接反后，后级不能工作。
发明内容
为了克服目前DC/DC电源必须按规定的极性连接，如果反接将会烧坏元器件或者引起不起机的不足，本发明提供一种电压正负极极性切换电路，使用该电路后，无论电源极性如何接，都可以正常工作。
本发明为实现其目的而采用的技术方案是：一种电压正负极极性切换电路，设置在供电端的输出端与受电端的输入端之间，所述的供电端的输出端包括供电A端和供电B端，所述的受电端的输入端包括受电正极和受电负极，其特征在于：包括一个双刀双掷继电器和控制所述的双刀双掷继电器的自动控制电路；
所述的双刀双掷继电器的双刀分别与所述的供电A端和供电B端电连接，当所述的双刀双掷继电器中的继电器断开时，所述的供电A端和供电B端与所述的受电正极和受电负极电连接，当所述的双刀双掷继电器中的继电器吸合时，所述的供电B端和供电A端与所述的受电正极和受电负极电连接；
所述的双刀双掷继电器中的继电器的控制绕组与所述的自动控制电路的供电输出端相连组成回路；
所述的自动控制电路包括一个NPN型的三极管、一个稳压管，所述的供电B端通过所述的稳压管与所述的三极管的基极相连，所述的三极管的发射极与所述的供电A端电位相同，所述的三极管的集电极通过所述的继电器的控制绕组与所述的供电B端电连接，所述的稳压管的电压降与所述的三极管的集电极与基极之间的电压降相匹配。
进一步的，上述的一种电压正负极极性切换电路中：在所述的三极管的基极与所述的稳压管之间设置有第二限流电阻，在所述的三极管的集电极与所述的继电器绕阻之间设置有第一限流电阻。
更进一步的，上述的一种电压正负极极性切换电路中：所述的继电器断开时，所述的供电A端与受电正极连接处设置有二极管，所述的二极管的正极接供电A端方向。
本发明电路结构简单，成本低，故障率少，功能可靠。可以提高产品的适应性，使产品品级得以提升。可以降低DC/DC电源老化操作人员的劳动强度，提高工作舒适性，从而提高公司形象。由于减轻了老化人员的劳动强度，简化了程序，也就间接减少了操作的出错机率。该发明电路应用范围极宽，可以应用于任何需要电压极性切换的领域，对于输入电压是变化的，只需把D1用导线短接即可，如电话接入器等等。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为现有技术中极性接反时的保护电路。
图2为本发明实施例1电路原理图。
具体实施方式
实施例1，如图2所示，本实施例是一种连接到在DC-DC电路中的极性切换电路，可以设置在向下级电路供电的产品的输出端，也可以设置在接受上级供电的产品的输入端。如图2所示：本实施例中的电压正负极极性切换电路，设置在供电端的输出端与受电端的输入端之间，这里设定供电端的输出端包括供电A端和供电B端，在实际使用时，供电A端可能是正极，也可能是负极，同样，相对的当供电A端是正极时，供电B端是负极，当供电A端是负极时，供电B端是正极。受电端的输入端包括受电正极和受电负极，这两个极性不能变，因为接后面的电路，受电正极和受电负极就设定了，该电路包括一个由继电器控制的双刀双掷继电器K1和控制所述的继电器的自动控制电路；
首先将双刀双掷继电器K1的双刀分别与供电A端和供电B端相连接，如果供电A端为正极，此时继电器断开，开关指向一侧，此时供电A端和供电B端与受电正极和受电负极电连接；本实施例中，供电A端与受电正极连接处设置有二极管D1，二极管D1的正极接供电A端方向，电流从供电A端正向流过二极管D1流入到受电端，有些情况，比如而使用在输入电压(即供电输出A端和供电输出B)是脉冲或各种调制电压时，就不用二极管D1而是用导线短接的。当供电A端为负极时，继电器吸合，开关指向另一侧，此时供电B端和供电A端与受电正极和受电负极电连接。
继电器的控制绕阻与自动控制电路的输出相连组成回路；当回路中有电流时，继电器吸合，当回路中没有电流时，继电器断开。
自动控制电路包括一个NPN型的三极管Q1和一个稳压管ZD1，供电B通过稳压管与三极管Q1的基极相连，在三极管Q1的基极与稳压管ZD1之间设置有第二限流电阻R2，三极管Q的发射极与供电A端电位相同，三极管Q1的集电极通过继电器的控制绕组与供电B端电连接，在三极管Q1的集电极与继电器的控制绕组之间设置有第一限流电阻R1。本实施例中稳压管ZD1的电压降与所述的三极管的集电极与基极之间的电压降相匹配。
下面对附图2的工作过程进行描述：
1、当输入电压没有发生反接情况，即供电A端接正电压，供电B端接负电压时。
此时，继电器K1的工作电压为负，也就是继电器K1无工作电压，继电器K1不工作。ZD1(这里ZD1参数的选择，是根据其能否使Q1工作在导通状态)因所接的电压为负，因而也得不到一个反向击穿电压，不导通，Q1基极没有驱动电流，Q1首先截止。Q1的E极接在的输入端正极，因为Q1截止，其C和E极之间阻抗无穷大，相当于单独悬空，所以不会出现正负极短路情况；在继电器K1不动作的状态下，正极的正电压通过继电器K1使D1正向导通，到输出端正极，负电压也通过继电器到输出端负极，而使用在输入电压(即供电输出A端和供电输出B)是脉冲或各种调制电压时，二极管D1的地方是用导线短接的。
2、当输入电压发生接反情况，即正极接供电B端，负极接供电A端。在接反发生的最初阶段，反接电压刚建立，继电器处于不动作状态时，因为继电器的控制电路会有一段延迟时间。
此时，继电器K1不动作，供电A端极所接的负电压通过继电器K1达到D1，但D1因电压反向，而不导通，受电端得不到输入电压，使受电端后级电路器件在这一瞬间不会发生器件受损的情况。
3、当输入电压发生接反情况，即正极接输入B端，负极接输入A端。在接反发生的稍后阶段，反接电压建立稳定一会时。
此时，继电器K1所接为正电压，继电器K1得到工作电压。而ZD1所接的也是正电压，使ZD1达到保护点，反向击穿，Q1的B极得到ZD1的电流，Q1导通，继电器吸合，就把供电A端的负电压通过继电器K1其中的一个刀引入到受电端的负极，供电B端的正电压也通过继电器K1其中的另一个刀引入到受电端的正极。从而使受电端始终得到正确的电压。

Claims (3)

1.一种电压正负极极性切换电路，设置在供电端的输出端与受电端的输入端之间，所述的供电端的输出端包括供电A端和供电B端，所述的受电端的输入端包括受电正极和受电负极，其特征在于：包括一个双刀双掷继电器(K1)和控制所述的双刀双掷继电器(K1)的自动控制电路；
所述的双刀双掷继电器(K1)的双刀分别与所述的供电A端和供电B端电连接，当所述的双刀双掷继电器(K1)中的继电器断开时，所述的供电A端和供电B端与所述的受电正极和受电负极电连接，当所述的双刀双掷继电器(K1)中的继电器吸合时，所述的供电B端和供电A端与所述的受电正极和受电负极电连接；
所述的双刀双掷继电器(K1)中的继电器的控制绕组与所述的自动控制电路的输出相连组成回路；
所述的自动控制电路包括一个NPN型的三极管(Q1)、一个稳压管(ZD1)，所述的供电B端通过所述的稳压管(ZD1)与所述的三极管(Q1)的基极相连，所述的三极管(Q1)的发射极与所述的供电A端相连，所述的三极管(Q1)的集电极通过所述的继电器的控制绕组与所述的供电B端电连接，所述的稳压管(ZD1)的电压降与所述的三极管的集电极与基极之间的电压降相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种电压正负极极性切换电路，其特征在于：在所述的三极管(Q1)的基极与所述的稳压管(ZD1)之间设置有第二限流电阻(R2)，在所述的三极管(Q1)的集电极与所述的继电器绕阻之间设置有第一限流电阻(R1)。
3.根据权利要求1或2所述的一种电压正负极极性切换电路，其特征在于：所述的继电器断开时，所述的供电A端与受电正极连接处设置有二极管(D1)，所述的二极管(D1)的正极接供电A端方向。
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