CN105244695B - 无极性端口电路 - Google Patents
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Abstract
公开了一种无极性端口电路，用于与包括正极端子和负极端子的外部端口连接，包括：内部端口，在无极性端口电路与外部端口连接时，内部端口的第一端子与外部端口的正极端子和负极端子之一电接触，内部端口的第二端子与外部端口的正极端子和负极端子另一个电接触；内部电路模块，经由第一线路和第二线路与内部端口连接；双路互补单刀双掷开关，用于根据控制信号实现自动线路切换；以及开关控制模块，用于根据内部端口的第一端子和第二端子的检测信号产生控制信号，其中，所述第一线路连接至外部端口的正极端子，所述第二线路连接至外部端口的负极端子，使得内部电路模块在内部端口与外部端口连接时获得电源电压。
Description
技术领域
本发明涉及电源电路，更具体地，涉及用于电源电路的无极性端口电路。
背景技术
电源电路的端口通常有极性的限制，即正负极应该与指定的端子接触。如果正负极反接，则电源电路不能正常工作，甚至造成短路，导致电源或负载电路烧毁。因此，希望电源电路的端口可以防止正负极反接。
图1示出根据现有技术的电源电路的示意性框图。如图所示，外部端口110例如为插头，与内部端口120的端子接触，内部端口120例如为插座。内部端口120进一步与内部电路模块130连接。在内部端口120和内部电路模块130之间正向连接二极管D1。在该电源电路中，用于防止正负极反接的方法包括特定的机械结构和附加的二极管D1。外部端口110和内部端口120之间的形状匹配，例如彼此相对应的凹凸形状，使得只能以特定的方向将相连接。二极管D1只允许正向导通，在外部端口110和内部端口120正确连接的情形下导通，在外部端口110和内部端口120错误连接的情形下断开。在正负极反接时，二极管D1断开内部端口120与内部电路模块130之间的电连接。
然而，上述的电源电路仍然存在着人为操作失误的情况，导致正负极反接。如果在正负极反接时切换外部电源，那么内部电路模块也不能工作。上述防止正负极反接的方法不仅需要针对插头插座特殊的模具，导致成本升高，而且由于在正负极反接时停止工作，导致家用电器等用品的使用体验不佳。因此，期望开发无极性端口电路，使得外部端口和内部端口之间的连接无需区分正负极。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用自动线路切换实现的无极性端口电路，从而在正负极反接时仍然可以维持内部电路的工作，并且无需设计特殊的机械结构来防止正负极反接。
根据本发明，提供一种无极性端口电路，用于与包括正极端子和负极端子的外部端口连接，所述无极性端口电路包括：内部端口，包括第一端子和第二端子，在无极性端口电路与外部端口连接时，内部端口的第一端子与外部端口的正极端子和负极端子之一电接触，内部端口的第二端子与外部端口的正极端子和负极端子另一个电接触；内部电路模块，经由第一线路和第二线路与内部端口连接；双路互补单刀双掷开关，用于根据控制信号实现自动线路切换；以及开关控制模块，用于根据内部端口的第一端子和第二端子的检测信号产生控制信号，其中，所述第一线路经由内部端口和双路互补单刀双掷开关连接至外部端口的正极端子，所述第二线路经由内部端口和双路互补单刀双掷开关连接至外部端口的负极端子，使得内部电路模块在内部端口与外部端口连接时获得电源电压。
优选地，开关控制模块根据第一端子和第二端子的检测信号的比较结果产生第一控制信号和第二控制信号，在接收到第一控制信号时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第一端子和第二端子分别连接至第一线路和第二线路，在接收到第二控制信号时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第二端子和第一端子分别连接至第一线路和第二线路。
优选地，双路互补单刀双掷开关包括第一至第四端子，在接收到第一控制信号时，第一和第三端子连通且第二和第四端子连通，在接收到第二控制信号时，第一和第四端子连通且第二和第三端子连通。
优选地，在未接收到第一控制信号和第二控制信号的任一个时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第一端子与第一线路和第二线路断开，以及将内部端口的第二端子与第一线路和第二线路断开。
优选地，双路互补单刀双掷开关包括第一控制端和第二控制端，第一控制信号和第二控制信号分别包括用于控制第一控制端和第二控制端的双路控制信号。
优选地，所述开关控制模块包括：第一开关量模块，用于获取第一端子和第二端子的检测信号；第二开关量模块，用于提供第一控制信号和第二控制信号之一；以及极性信号采集模块，用于根据第一端子和第二端子的检测信号产生第一控制信号和第二控制信号之一，其中，第一开关量模块和第二开关量模块用于将极性信号采集模块和主电流路径的开关量隔离。
优选地，第一开关量模块和第二开关量模块分别包括光电隔离器或继电器隔离器。
优选地，极性信号采集模块包括：比较器，用于对第一端子和第二端子的检测信号进行比较；信号产生电路，用于根据比较结果产生第一控制信号和第二控制信号之一。
优选地，第一端子和第二端子的检测信号分别为第一端子和第二端子的电位。
根据本发明的实施例的无极性端口电路，在内部电源接口电路部分加入简单信号极性检测以及开关控制电路达到正确而灵活地关断跳转接入电源正负极电路的功能。通过正确的电路感应和灵活的极性线路选择，促使实现电子线路和结构模具的通用性，大大降低成本。
该无极性端口电路从根源上杜绝外部电源线路接入内部线路时反向出错现象。该端口电路的通用性强，不受接口模具的限制，可以应用于不同产品。相对于传统的防反技术方案，能够将电源线路反插错误率减少到几乎为零，预计可将产品的排座模具开模成本节约一半经费。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据现有技术的电源电路的示意性框图。
图2示出根据本发明的实施例的电源电路的示意性框图。
图3示出根据本发明的实施例的电源电路中使用的开关控制模块的示意性电路图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
在本申请中，术语“双路互补单刀双掷开关”是指包括两个输入端和两个输出端的开关，用于提供两个线路的连接并且两个线路之间可以互换输出端子。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图2示出根据本发明的实施例的电源电路的示意性框图。如图所示，外部端口210例如为插头，内部端口220例如为插座，在彼此连接时，与外部端口210的端子与内部端口220的端子彼此电接触。内部端口220进一步与内部电路模块230连接。在内部端口220和内部电路模块230之间，双路互补单刀双掷开关K1用于实现自动线路切换。开关控制模块240与内部端口220和双路互补单刀双掷开关K1，从而获取内部端口220的端子极性，并且根据内部端口220的端子极性切换双路互补单刀双掷开关K1。双路互补单刀双掷开关K1包括四个端子A、B、C、D，并且根据内部端子220的控制信号，在双路断开、端子AC之间和端子BD之间连通、端子AD之间和端子BC之间连通三种状态之间切换。
在工作中，如果外部端口210未与内部端口220连接，例如，如果插头未插入插座时，双路互补单刀双掷开关K1处于双路断开状态，使得内部端口220与内部电路模块230之间断开。
如果外部端口210与内部端口220连接，例如，如果插头插入插座，则开关控制模块240获取内部端口220的端子极性。如果正负极正接，双路互补单刀双掷开关K1的端子A连接至高电位，端子B连接至低电位。如果正负极反接，则反之。开关控制模块240根据内部端口220的端子电位即可判断实际连接时的端子极性。
在正负极正接时，开关控制模块240产生第一控制信号，使得双路互补单刀双掷开关K1的端子AC之间和端子BD之间连通。在正负极正接时，开关控制模块240产生第二控制信号，使得双路互补单刀双掷开关K1的端子AD之间和端子BC之间连通。
在该实施例中，在内部端口和内部电路模块之间加入双路互补单刀双掷开关及相应的开关控制模块。该开关控制模块例如是单独的集成电路。当外部端口插入内部端口后，自动进行线路选择并且将内部端口与内部电路模块连接。开关控制模块自动收集内部端口的两个端子之间的匹配情况，并且根据端子的电位判断正负极是正接还是反接，从而达到精确定位正负线路对应连接的效果。
图3示出根据本发明的实施例的电源电路中使用的开关控制模块的示意性电路图。开关控制模块240包括极性信号采集模块241、第一开关量模块242和第二开关量模块243。第一开关量模块242和第二开关量模块243例如分别包括光电隔离器或继电器隔离器，用于将极性信号采集模块241与主电流路径的开关量隔离，以避免开关量对控制电路的冲击和干扰。开关量例如包括开关的通/断信号，例如外部端口210与内部端口220之间的连接/断开、双路互补单刀双掷开关K1的切换等。
第一开关量模块242的电源端连接至电源，两个输入端分别连接至内部端口220的两个端子，两个输出端连接至极性信号采集模块241的两个输入端。第一开关量模块242还包括由电阻R3和电容C3组成的滤波电路，以获得平滑稳定的电源电压。
极性信号采集模块241的电源端连接至电源，两个输入端连接至第一开关量模块242的两个输出端，两个输出端连接至第二开关量模块243的两个输入端。在极性信号采集模块241的两个输入端，分别并联连接电容C1和电阻R1、以及电容C2和电阻R2。利用电容C1和C2分别对第一开关量模块242的两路输出信号进行滤波，以去除高频干扰信号。利用电阻R1和R2分别对第一开关量模块242的两路输出信号进行限流。
第二开关量模块243的电源端连接至电源，两个输入端分别连接至极性信号采集模块241的两个输出端，两个输出端连接至双路互补单刀双掷开关K1的控制端。第二开关量模块243还包括由电阻R4和电容C4组成的滤波电路，以获得平滑稳定的电源电压。
例如，极性信号采集模块241包括比较器和信号产生电路。在工作中，极性信号采集模块241经由第一开关量模块242获得内部端口220的两个端子的电位。比较器对两个端子的电位进行比较。信号产生电路根据比较结果产生两路控制信号。极性信号采集模块241经由第二开关量模块242将控制信号提供至双路互补单刀双掷开关K1的控制端。
如果外部端口210未与内部端口220连接，开关控制模块240相应地未产生控制信号，双路互补单刀双掷开关K1处于未激活状态，即双路断开状态。如果外部端口210与内部端口220连接，开关控制模块240相应地产生控制信号，使得双路互补单刀双掷开关K1处于激活状态。更具体地，如果正负极正接，则该控制信号使得双路互补单刀双掷开关K1的端子AC之间和端子BD之间连通，如果正负极反接，则该控制信号使得双路互补单刀双掷开关K1的端子AD之间和端子BC之间连通。
在该实施例中，开关控制模块由极性信号采集模块和两个开关量模块组成。接入外部接口的开关量模块配合极性信号采集模块负责采集感应到的极性信号并传输到采集模块内，采集模块判断连接状态并将判断后的指令发给连入开关量模块，从而准确而灵活地控制内部端口与外部端口的正负线路连接状态。
在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。
Claims (9)
1.一种无极性端口电路，用于与包括正极端子和负极端子的外部端口连接，所述无极性端口电路包括：
内部端口，包括第一端子和第二端子，在无极性端口电路与外部端口连接时，内部端口的第一端子与外部端口的正极端子和负极端子之一电接触，内部端口的第二端子与外部端口的正极端子和负极端子另一个电接触；
内部电路模块，经由第一线路和第二线路与内部端口连接；
双路互补单刀双掷开关，用于根据控制信号实现自动线路切换；以及
开关控制模块，用于根据内部端口的第一端子和第二端子的检测信号产生控制信号，
其中，所述第一线路经由内部端口和双路互补单刀双掷开关连接至外部端口的正极端子，所述第二线路经由内部端口和双路互补单刀双掷开关连接至外部端口的负极端子，使得内部电路模块在内部端口与外部端口连接时获得电源电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其中开关控制模块根据第一端子和第二端子的检测信号的比较结果产生第一控制信号和第二控制信号，
在接收到第一控制信号时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第一端子和第二端子分别连接至第一线路和第二线路，
在接收到第二控制信号时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第二端子和第一端子分别连接至第一线路和第二线路。
3.根据权利要求2所述的电路，其中双路互补单刀双掷开关包括第一至第四端子，在接收到第一控制信号时，第一和第三端子连通且第二和第四端子连通，在接收到第二控制信号时，第一和第四端子连通且第二和第三端子连通。
4.根据权利要求2所述的电路，其中在未接收到第一控制信号和第二控制信号的任一个时，双路互补单刀双掷开关将内部端口的第一端子与第一线路和第二线路断开，以及将内部端口的第二端子与第一线路和第二线路断开。
5.根据权利要求2所述的电路，其中双路互补单刀双掷开关包括第一控制端和第二控制端，第一控制信号和第二控制信号分别包括用于控制第一控制端和第二控制端的双路控制信号。
6.根据权利要求2所述的电路，其中所述开关控制模块包括：
第一开关量模块，用于获取第一端子和第二端子的检测信号；
第二开关量模块，用于提供第一控制信号和第二控制信号之一；以及
极性信号采集模块，用于根据第一端子和第二端子的检测信号产生第一控制信号和第二控制信号之一，
其中，第一开关量模块和第二开关量模块用于将极性信号采集模块和主电流路径的开关量隔离。
7.根据权利要求6所述的电路，其中第一开关量模块和第二开关量模块分别包括光电隔离器或继电器隔离器。
8.根据权利要求6所述的电路，其中极性信号采集模块包括：
比较器，用于对第一端子和第二端子的检测信号进行比较；
信号产生电路，用于根据比较结果产生第一控制信号和第二控制信号之一。
9.根据权利要求8所述的电路，其中第一端子和第二端子的检测信号分别为第一端子和第二端子的电位。
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