CN105896516B - 一种两路不同输入电压等级的错接保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，第一电压输入端(U1，U1‑)之间连接所述光电耦合器的原边，所述第二电压输入端(U2，U2‑)之间连接一条继电器控制支路，其中串设有继电器的线圈(J1A)；所述光电耦合器的副边串入所述第二电压输入端(U2，U2‑)之间，与所述继电器控制支路串联；所述继电器的线圈(J1A)控制两组常开触点。本发明能够有效地防止由于电压极性反接或电压等级接错而导致负载和元器件烧毁的问题，提高了供电的安全性。

Description

一种两路不同输入电压等级的错接保护电路
技术领域
本发明属于电源领域，特别是一种针对两路不同输入电压等级的错接保护电路。
背景技术
仪器仪表、医疗设备、汽车电子等内部有很多精密器件，需要各种电压，如5V和12V等。然而，供电电压都是有极性的，假如一旦供电电压接反，如果输入电路本身没有保护电路，就会烧坏一些元器件，甚至造成电解电容爆炸。此外，供电电压也有电压范围的限制，即使输入极性接对了，如果接入了较高的供电电压，同样会造成负载和一些元器件的烧毁。
现有技术中的保护电路，如图1所示，包括光电耦合器OP1，光电耦合器OP1的原边接入开启电压U1；供电正向输入端U2通过光电耦合器的副边、防反二极管连接负极U2-，供电正向输入端U2还连接受电正向输出端U2+。当光电耦合器OP1的原边接入开启电压时，光电耦合器的副边导通，供电正向输入端U2给受电正向输出端U2+供电。而且，当U2输入端的电压正负极接反时，光电耦合器无法正常工作，因此避免了U2输入端电压正负极反接时造成危害。
现有技术中的保护电路虽然能够有效地防止电压反接的问题，但是不能防止错接。例如，如果将12V供电电压错误接成5V的供电电压，就会造成负载和一些元器件未工作在额定电压的范围内，可能对电路本身或后级电路造成危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，用以解决现有技术中的保护电路因为错接到不同的电压等级造成危害的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，包括第一电压输入端(U1，U1-)，第一电压输出端(U1+，U1-)，第二电压输入端(U2，U2-)，第二电压输出端(U2+，U2-))和一个光电耦合器(OP1)，所述第一电压输入端(U1，U1-)之间连接所述光电耦合器的原边，所述第二电压输入端(U2，U2-)之间连接一条继电器控制支路，其中串设有继电器的线圈(J1A)；所述光电耦合器的副边串入所述第二电压输入端(U2，U2-)之间，与所述继电器控制支路串联；所述继电器的线圈(J1A)控制两组常开触点，其中的第一常开触点(J1B)串联在第一电压输入端(U1，U1-)与第一电压输出端(U1+，U1-)之间；第二常开触点(J1C)串联在第二电压输入端(U2，U2-)与第二电压输出端(U2+，U2-)之间。
进一步的，所述继电器的线圈(J1A)两端反向并联稳压二极管(Z1)。
进一步的，所述第一电压输入端(U1，U1-)之间，以及第二电压输入端(U2，U2-)之间均串联有防反二极管(D1、D2)。
进一步的，所述第一电压输入端(U1，U1-)之间，以及所述继电器控制支路中均串联有电阻(R1、R2)。
本发明的有益效果是：通过继电器控制对应的常开触点的状态，只有第一电压输入端、第二电压输入端均连接正确的电压等级和极性时，光电耦合器导通，继电器才能均正常工作，继电器对应的第一、第二常开触点才会都闭合，使得第一电压输入端，第二电压输入端才能分别连接到第一电压输出端和第二电压输出端。本发明能够有效地防止由于电压极性反接或电压等级接错而导致负载和元器件烧毁的问题，提高了供电的安全性。
附图说明
图1是现有技术中的保护电路图；
图2是两路不同输入电压等级的错接保护电路图。
具体实施方式
下面结合附图对两路不同输入电压等级的错接保护电路进行详细说明。
如图2所示，一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，设置在供电端(U1、U1-和U2、U2-)与受电端(U1+、U1-和U2+、U2-)之间，即第一电压输入端(U1，U1-)，第一电压输出端(U1+，U1-)，第二电压输入端(U2，U2-)，第二电压输出端(U2+，U2-)；包括一个光电耦合器OP1和一个具有两组常开开关的双刀单掷继电器J1，该继电器线圈为J1A，两组触点为J1B与J1C。
光电耦合器OP1的原边通过二极管D1和电阻R1串联在供电正极U1和供电负极U1-之间，光电耦合器OP1的副边通过二极管D2、电阻R2、继电器J1串联在受电正极U2+和受电负极U2-之间，所述继电器J1的线圈J1A和稳压二极管Z1并联，继电器J1的工作电压大于U1输入端的供电电压。继电器J1的一组常开开关J1B跨接在供电正极U1和受电正极U1+之间，继电器J1的另一组常开开关J1C跨接在供电正极U2和受电正极U2+之间。
稳压二极管Z1的击穿电压UZ1等于继电器J1的正常工作电压，保护继电器J2不会损坏，同时起到续流二极管的作用，防止掉电时继电器J1线圈两端产成的较高反向电动势所造成的危害，限流电阻R2的阻值R2：式中，U2为U2输入端的电压，UCEO为光电耦合器OP1的饱和压降，UD2为二极管D2的导通压降，IJ1为继电器J1的正常工作电流。
为描述方便，假设U1输入端固定接在较低电压等级受电端，例如5V，U2输入端固定接在较高电压等级受电端，例如12V。当U1输入端正极性连接12V电压和U2输入端正极性连接5V电压时，虽然光电耦合器OP1导通，但是由于继电器的工作电压大于5V，继电器不能工作，两组常开开关不能闭合，供电正极与受电正极之间无法连接，起到电压等级错接保护功能。当U1输入端或U2输入端供电极性错误(即反接)连接时，光电耦合器OP1无法导通，继电器J1不能工作，J1的两组常开开关就不能闭合，供电正极与受电正极之间无法连接，起到极性反接保护功能。只有当U1输入端正确连接5V电压和U2输入端正确连接12V电压时，光电耦合器OP1导通，继电器J1工作，J1的两组常开开关闭合，两路受电端才能正确连接。
具体来说：
当正常接入时，即U1接入5V电压、U2接入12V电压时，光电耦合器OP1导通，继电器J1处于正常工作电压，导通工作，常开触点J1C和J1B闭合，U1和U2正常给输出端供电。
当U1接入12V电压、U2接入5V电压时，虽然光电耦合器OP1导通，但是继电器J1未达到工作电压，因此继电器J1不工作，其常开触点J1C和J1B都处于断开状态，使得U1无法连接U1+，U2无法连接U2+，起到电压等级错接保护功能。
当U1与U1-极性错接时，光电耦合器OP1无法导通；当U2与U2-极性错接时，继电器J1不工作，其常开触点J1C和J1B都处于断开状态。因此，当U1或U2极性错接，即反接时，U1无法连接U1+，U2无法连接U2+，起到极性反接保护功能。
综上所述，只有当U1正确连接5V电压且U2正确连接12V电压时，光电耦合器OP1才能导通，继电器J1才能均正常工作，其常开触点J1C和J1B才能处于闭合状态，第二供电正向输入端U1和第一供电正向输入端U2才能正常给输出端供电。
在上述实施例中，所述继电器J1两端反向并联连接稳压二极管Z1。作为其他实施方式，所述继电器J1的两端不并联接入稳压二极管。
在上述实施例中，所述U1通过防反二极管D1连接光电耦合器OP1的原边正极。作为其他实施方式，防反二极管还可以连接在U1-与光电耦合器OP1的原边负极之间。由于光电耦合器原边的反向击穿电压通常比较低，约5V，可以增加防反二极管D1防止造成击穿损坏。
在上述实施例中，U2通过光电耦合器OP1的副边、防反二极管D2、第一电阻R2和继电器J1的线圈连接U2-。其中，防反二极管D2防止供电反接，能够有效保护光电耦合器OP1。光电耦合器副边的反向击穿电压通常比较低，约7V，可以增加防反二极管D2防止造成击穿损坏。

Claims (4)

1.一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，其特征在于：包括第一电压输入端(U1，U1-)，第一电压输出端(U1+，U1-)，第二电压输入端(U2，U2-)，第二电压输出端(U2+，U2-)和一个光电耦合器(OP1)，所述第一电压输入端(U1，U1-)之间连接所述光电耦合器的原边，所述第二电压输入端(U2，U2-)之间连接一条继电器控制支路，其中串设有继电器的线圈(J1A)；所述光电耦合器的副边串入所述第二电压输入端(U2，U2-)之间，与所述继电器控制支路串联；所述继电器的线圈(J1A)控制两组常开触点，其中的第一常开触点(J1B)串联在第一电压输入端(U1，U1-)与第一电压输出端(U1+，U1-)之间；第二常开触点(J1C)串联在第二电压输入端(U2，U2-)与第二电压输出端(U2+，U2-)之间。
2.根据权利要求1所述的一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，其特征在于：所述继电器的线圈(J1A)两端反向并联稳压二极管(Z1)。
3.根据权利要求1所述的一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，其特征在于：所述第一电压输入端(U1，U1-)之间，以及第二电压输入端(U2，U2-)之间均串联有防反二极管(D1、D2)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种两路不同输入电压等级的错接保护电路，其特征在于：所述第一电压输入端(U1，U1-)之间，以及所述继电器控制支路中均串联有电阻(R1、R2)。
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