CN103036226A - 低成本低功耗供电反接保护电路及其保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低成本低功耗供电反接保护电路，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管。本发明利用场效应管极低导通电阻的特点实现了低功耗，并通过一个场效应管及分压控制电路即可实现电源电路防反接保护。

Description

低成本低功耗供电反接保护电路及其保护方法
技术领域
本发明涉及电路技术领域，特别是一种反接保护电路。
背景技术
在使用普通直流供电电子设备过程中由于人为误操作，设备的输入电压正负极性可能会被反向连接。而大部分电子器件对反向电压的承受能力有限，在施加反向电压后会被烧毁，从而导致设备损坏。因此电子设备中通常在电源输入端串联一个单向导通的二极管进行反接保护。当设备输入电压正向连接时串联的二极管处于正向导通状态，输入电压能正常施加到后级电路，后级电路处于正常工作状态；当设备输入电压反向连接时串联的二极管处于反向截止状态，输入电压不能施加到后级电路，后级电路处于保护状态。
普通二极管存在一个显著的正向导通压降大约为0.5V~0.7V，因此该二极管上存在一定的静态功耗，并且这部分能量转换成热能而损失。同时随着设备工作电流的增大，该二极管的静态功耗随之相应增大，对于要求低功耗的设备是一种较大的浪费。
因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种提供单向导通且低成本低功耗供电反接保护电路及其保护方法。
为实现上述目的，本发明低成本低功耗供电反接保护电路可采用如下技术方案：
一种低成本低功耗供电反接保护电路，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管。
为实现上述目的，本发明低成本低功耗供电反接保护电路的保护方法可采用如下技术方案：
一种低成本低功耗供电反接保护电路的保护方法，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，其特征在于：所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管及分压偏置电路；
当直流电源输入为正接时，场效应管寄生的二极管首先导通，并将输入的电源送至后级电路，分压偏置电路将输出电压进行分压得到满足场效应管阈值电压，此时场效应管导通；
当直流电源输入为反接时，场效应管寄生的二极管反向截止；分压偏置电路无分压输出，场效应管阈值电压不满足，场效应管不导通
本发明与现有技术相比：利用场效应管极低导通电阻的特点实现了低功耗，并通过一个场效应管及分压控制电路即可实现电源电路防反接保护，成本极低，能够实现本发明低成本低功耗的优点。
附图说明
图1为现有技术的供电反接保护电路的结构示意图。
图2为本发明低成本低功耗供电反接保护电路的结构示意图。
图3为本发明低成本低功耗供电反接保护电路的第一种具体实施方式的结构示意图。
图4为本发明低成本低功耗供电反接保护电路的第二种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图2所示，本发明公开一种低成本低功耗供电反接保护电路，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管及分压偏置电路。
本发明利用场效应管器件的开关特性和低导通电阻的优点，通过自动检测输入电压的极性来控制场效应管的导通和关闭，从而控制电路的单向导通。当电源正向连接时场效应管导通，后级电路可以正常供电；当电源反向连接时场效应管截止，后级电路供电被切断，有效防止了电源反接损坏后级电路
请结合图3所示，为图2所示本发明低成本低功耗供电反接保护电路的第一种实施方式，在该实施方式中，所述场效应管为P沟道场效应管，所述P沟道场效应管及后级电路之间设有构成分压偏置电路的两个电阻R1、R2。两个电阻R1、R2的阻值可根据实际选用的场效应管D1的阈值电压VGS来选择。
当直流电源输入极性为正向连接时，场效应管D1寄生的二极管首先导通，并将输入的电源送至后级电路。两个电阻R1、R2将输出电压进行分压得到满足场效应管阈值电压，此时场效应管D1导通，漏极D和源级之间电阻为场效应管的导通内阻。场效应管D1导通后，D1上的寄生二极管被旁路，电流通过场效应管流过。由于场效应管导通电阻与阈值电压成反比，通过分压电阻设置较高的阈值电压，可以显著降低场效应管的导通电阻，从而降低单向导通电路的功耗。
当直流电源输入极性为反向连接时，场效应管D1寄生的二极管反向截止。两个电阻R1、R2无分压输出，不满足场效应管阈值电压，场效应管也不导通。因此在电源电压极性反向连接时，该电路可以有效保护后级电路。
请结合图4所示，为图2所示本发明低成本低功耗供电反接保护电路的第二种实施方式，在该实施方式中，所述场效应管为N沟道场效应管，所述N沟道场效应管及后级电路之间设有构成分压偏置电路的两个电阻R1、R2。两个电阻R1、R2阻值可根据实际选用的场效应管D1的阈值电压VGS来选择。
当直流电源输入极性为正向连接时，场效应管D1寄生的二极管首先导通，并将输入的电源送至后级电路。两个电阻R1、R2将输出电压进行分压得到满足场效应管阈值电压，此时场效应管D1导通，漏极D和源级之间电阻为场效应管的导通内阻。场效应管D1导通后，D1上的寄生二极管被旁路，电流通过场效应管流过。同样可以通过分压电阻设置较高的阈值电压，以降低场效应管的导通电阻，从而降低功耗。
当直流电源输入极性为反向连接时，场效应管D1寄生的二极管反向截止。两个电阻R1、R2无分压输出，不满足场效应管阈值电压，场效应管也不导通，以保护后级电路。
本发明利用场效应管极低导通电阻的特点实现了低功耗；利用两个电阻和一个场效应管即可实现电源电路防反接保护，成本极低；突破场效应管传统源级输入和漏极输出典型连接方式，使用漏极输入和源级输出的连接方式。同时利用场效应管内部寄生二极管，实现了场效应管的偏置电路自举功能。
本发明在具体实施时，以工作电流1A的设备来说，普通二极管上的功耗为0.5W~0.7W。通过采用OM60N06SA场效应管可以实现0.025欧姆的导通电阻，场效应管上的功耗为0.025W。随着工作电流的增大，场效应管功耗较传统二极管有显著降低。比现有技术具备更大的电流输出能力。场效应管比同等尺寸的二极管具有更大的电流驱动能力。以OM60N06SA和IN5821为例，OM60N06SA的驱动电流可以高达60A，而IN5821的电流驱动能力为3A。比现有技术具有更大的反向承受能力。OM60N06SA的反向电压可达60V，而IN5821的反向电压为30V。

Claims (4)

1.一种低成本低功耗供电反接保护电路，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，其特征在于：所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管及分压偏置电路。
2.如权利要求1所述的低成本低功耗供电反接保护电路，其特征在于：所述场效应管为P沟道场效应管，所述P沟道场效应管及后级电路之间设有构成分压偏置电路的两个电阻。
3.如权利要求1所述的低成本低功耗供电反接保护电路，其特征在于：所述场效应管为N沟道场效应管，所述N沟道场效应管及后级电路之间设有构成分压偏置电路的两个电阻。
4.一种低成本低功耗供电反接保护电路的保护方法，包括直流电源及连接直流电源的后级电路，其特征在于：所述直流电源及后级电路之间连接有单向控制电路，所述单向控制电路包括控制电路单向导通的场效应管及分压偏置电路；
当直流电源输入为正接时，场效应管寄生的二极管首先导通，并将输入的电源送至后级电路，分压偏置电路将输出电压进行分压得到满足场效应管阈值电压，此时场效应管导通；
当直流电源输入为反接时，场效应管寄生的二极管反向截止；分压偏置电路无分压输出，场效应管阈值电压不满足，场效应管不导通。
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