CN107359608A - 一种直流电防接反保护电路 - Google Patents

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戴晓龙
张廷银
徐成焱
吴之光
姚春强
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    • 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

Abstract

一种直流电防接反保护电路，包括：在直流电源的输入端设置的MOS管、防止MOS管击穿的RC吸收电路，在直流电源的输出端设置有防止MOS管的G极被击穿的稳压器件。在直流电源的输出端还设置有电压软启动器件，并联在所述稳压器件的两端。本发明使用MOS管(MOSFET)实现接反保护。利用MOSFET的可控开关特性，在电压极性接反时关断MOS管，切断供电输入，保护后级电路免受损害；在电压极性连接正确时，控制MOS管导通，正常供电。由于MOS管(MOSFET)的导通压降比二极管要小得多，这极大的降低了保护电路自身的损耗，并且在极性接反事故发生时仅仅是关断输入，无器件损坏，因此，此保护电路具有很高的实用价值。

Description

一种直流电防接反保护电路
技术领域
本发明涉及一种直流电防接反保护电路，属于电控安全的技术领域。
背景技术
直流电极性接反是电子设备调试或使用过程中比较容易发生的事故，不但会导致设备不工作、设备损坏烧毁，而且会引发更进一步的安全事故。因此，现有技术对一般电子设备的直流电输入端均设计有防接反保护电路。
目前最常见的防接反电路是通过在电路中正向串入二极管或反向并联二极管的方式实现，原理和设计简单，但存在以下技术问题：
对于上述第一种方式，由于二极管自身存在较大压降，最高可达0.7V，这会带来较大的功率损耗和发热，尤其是在大功率场合；
对于上述第二种方式，是通过烧坏二极管或保险丝的方式来断开输入、保护后级用电设备，这样发生一次反接事故，就需要更换一次二极管或保险丝，该方式后续处理比较麻烦，可用性差。
中国专利CN203658518U涉及一种报警器。设有声光报警电路、极性反接检测电路、保护控制电路、直流屏和电源；所述声光报警电路、极性反接检测电路、保护控制电路依次串联，声光报警电路的输入端和极性反接检测电路的输入端接电源，保护控制电路的输出端接直流屏；所述声光报警电路设有蜂鸣器和发光二极管，蜂鸣器和发光二极管的输入端接极性反接检测电路的输出端，极性反接检测电路设有隔离光耦和控制器件，保护控制电路设有继电器和接触器。(1)当电池极性正确时，该检测装置控制继电器RLY1吸合；从而来控制接触器KM1的线圈通电，接通主电池回路经隔离二极管(可取消短路来替代)向直流屏供电；也可以取消继电器直接用三极管Q1驱动接触器控制线圈。(2)以上电路在实际应用中可增加一些抗干扰电阻电容和续流二极管，都是属于权益保护范围。(3)接触器可以是继电器等类似产品替代；三极管Q1可以是MOS管或IGBT等类似电路替代，雷同方法都是属于权益保护范围。(4)电池组可以是其它类型的直流电压源，直流屏可以是其它类型的直流负载。
与上述专利文献相比，本发明具有以下技术优势：
1)采用MOSFET作为主控开关器件，具有开关速度快、导通压降小等优点，可提供很快的保护响应速度，并且损耗很小；
2)器件数量少，控制简单，采用无触点控制，可靠性高；
3)电路简单，体积小、成本低，特别适用于供电电压较低的应用场合，如计算机及通信领域。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种直流电防接反保护电路。
本发明的技术方案如下：
一种直流电防接反保护电路，包括：在直流电源的输入端设置的MOS管、防止MOS管击穿的RC吸收电路，在直流电源的输出端设置有防止MOS管的G极被击穿的稳压器件。
根据本发明优选的，所述RC吸收电路包括串联在所述MOS管的D极和S极之间的电容C2和电阻R3。
根据本发明优选的，在所述直流电源的输入端跨接有分压电阻R1和分压电阻R2，所述MOS管的D极与直流电源的输入端Vin-相连，所述MOS管的G极和S极跨接在所述分压电阻R2的两端。
根据本发明优选的，在直流电源的输出端还设置有电压软启动器件，并联在所述稳压器件的两端。
根据本发明优选的，所述稳压器件为并联在所述分压电阻R2两端的稳压二极管D1。
根据本发明优选的，所述电压软启动器件为电容C1。
在本发明所述的直流电防接反保护电路中，稳压二极管D1的作用是在输入Vin电压值较高时，将MOS管Q1的VGS电压钳位在一定电压范围内，防止MOS管的G极击穿，保护MOS管；电容C1起软启动作用，在输入接入瞬间电容C1充电，使MOS管Q1的G极电压缓慢建立；跨接在MOS管Q1两侧的电阻R3和电容C2为RC吸收电路，作用是在输入电压接入或断开瞬间吸收脉冲或尖峰，保护MOS管Q1不被击穿。以上器件均为保护MOS管(MOSFET)而设计。
本发明的优势在于：
本发明使用MOS管(MOSFET)实现接反保护。利用MOSFET的可控开关特性，在电压极性接反时关断MOS管，切断供电输入，保护后级电路免受损害；在电压极性连接正确时，控制MOS管导通，正常供电。由于MOS管(MOSFET)的导通压降比二极管要小得多，这极大的降低了保护电路自身的损耗，并且在极性接反事故发生时仅仅是关断输入，无器件损坏，因此，此保护电路具有很高的实用价值。
本发明的创新点在于使用MOS管(MOSFET)配合以简单的驱动控制电路，实现了单向导通特性以完成接反保护功能。在电压极性连接正确时，输入电压会通过控制电路为MOS管(MOSFET)提供驱动电压，使MOS管导通，输入电压正常供电；在直流电压极性接反时MOS管(MOSFET)无驱动信号，处于关断状态，使反极性的输入电压不会连接到后级，避免损坏用电设备。
附图说明
图1是本发明所述实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例、
一种直流电防接反保护电路，包括：在直流电源的输入端设置的MOS管、防止MOS管击穿的RC吸收电路，在直流电源的输出端设置有防止MOS管的G极被击穿的稳压器件。
所述RC吸收电路包括串联在所述MOS管的D极和S极之间的电容C2和电阻R3。
在所述直流电源的输入端跨接有分压电阻R1和分压电阻R2，所述MOS管的D极与直流电源的输入端Vin-相连，所述MOS管的G极和S极跨接在所述分压电阻R2的两端。
在直流电源的输出端还设置有电压软启动器件，并联在所述稳压器件的两端。
所述稳压器件为并联在所述分压电阻R2两端的稳压二极管D1。
所述电压软启动器件为电容C1。
本实施例的原理说明：
本发明可基于NMOS实现，也可基于PMOS实现。基于NMOS的防接反保护电路原理如图1所示：
1)当电压极性连接正确时，电流起始时通过MOS管Q1的体二极管形成回路，使MOS管Q1的S极电压接近于0V，输入电压经分压电阻R1和分压电阻R2分压后，为MOS管Q1的G极提供电压，使MOS管Q1导通，电源正常输入；
2)当电压极性接反时，MOS管Q1的体二极管反向截止，MOS管Q1的G极和S极之间无电压，MOS管Q1关断，断开了直流输入与后级用电设备的连接，保护后级不受反极性电压的损坏。
本发明是防止直流电极性接反的一种保护电路，利用MOSFET的可控开关特性，通过直流电的正接、反接电压差异来控制MOSFET的导通和关断，实现正接时通电、反接时断电的功能，以在直流输入接反时保护后级用电电路免受损坏，并且，在正常工作时具有很低的导通损耗。
本发明可应用于电源输入端、电池充电电路和电子设备直流输入侧电路设计中。

Claims (6)

1.一种直流电防接反保护电路，其特征在于，该保护电路包括：在直流电源的输入端设置的MOS管、防止MOS管击穿的RC吸收电路，在直流电源的输出端设置有防止MOS管的G极被击穿的稳压器件。
2.根据权利要求1所述的一种直流电防接反保护电路，其特征在于，所述RC吸收电路包括串联在所述MOS管的D极和S极之间的电容C2和电阻R3。
3.根据权利要求1所述的一种直流电防接反保护电路，其特征在于，在所述直流电源的输入端跨接有分压电阻R1和分压电阻R2，所述MOS管的D极与直流电源的输入端Vin-相连，所述MOS管的G极和S极跨接在所述分压电阻R2的两端。
4.根据权利要求3所述的一种直流电防接反保护电路，其特征在于，在直流电源的输出端还设置有电压软启动器件，并联在所述稳压器件的两端。
5.根据权利要求4所述的一种直流电防接反保护电路，其特征在于，所述稳压器件为并联在所述分压电阻R2两端的稳压二极管D1。
6.根据权利要求4所述的一种直流电防接反保护电路，其特征在于，所述电压软启动器件为电容C1。
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