CN109638802A - 一种电源接口防反插保护方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电源接口防反插保护方法及电路，包括至少两个同类型的并联MOS管，串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中，所述串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接于输入电压VDD和地DGND之间；第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述至少两个同类型的并联MOS管串联于电源正负接口与负载构成的回路，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通。与现有技术相比，本发明采用并联的MOS管与两个分压电阻相结合，增加了过流能力，避免了负载回路大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种电源接口防反插保护方法及电路。
背景技术
随着目前市场电子产品多样化，产品充电器较多，容易搞混用错，如果不进行电源反插保护，会对充电电路造成烧坏损失。每年因为客户误操作造成充电芯片烧坏和外部设备烧坏的案例很多，这不仅花费大量的人力去维修，电器使用不当造成火灾、还造成产品的大众用户体验不佳的影响。
专利“CN201721131475.X”公开了一种USB充电反插过压过流保护电路，如图1所示，该方案中，采用一个MOS管通过控制MOS管反插DC输入USB充电输入电压、WS3205D限压等方式，以此来使DC输入充电隔离。解决电压搞错、线接反引起的烧板问题。然而，当系统流过单个MOS管的情况下，会导致管子功耗增加产生温升二损坏，适用范围较窄。
发明内容
本发明提供了一种电源接口防反插保护方法及电路，具有防反插保护效果更好，适用范围更广的特点。
根据本发明提供的一种电源接口防反插保护方法，在电源正负接口与负载构成的回路中串联设置至少两个同类型的并联MOS管，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通；设置串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，使得电源正负接口没有接反时，第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压。
其中，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的负极与输入电压VDD之间。
其中，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的正极与输入电压VDD之间。
还包括第一电容C1，与第二电阻R2并联。
还包括瞬态电压抑制器D1，并联于电源正负接口。
根据本发明提供的一种电源接口防反插保护电路，其特征在于，包括至少两个同类型的并联MOS管，串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中，所述串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接于输入电压VDD和地DGND之间；第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压；所述至少两个同类型的并联MOS管串联于电源正负接口与负载构成的回路，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通。
所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，包括第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2；所述第一电阻R1的一端接输入电压VDD，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接地DGND；所述第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的漏级相连接于电源正负接口的负极，源级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，包括第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4；所述第一电阻R1的一端接地DGND，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接输入电压VDD；所述第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的源级相连接于电源正负接口的正极，漏级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
还包括第一电容C1，与第二电阻R2并联。
还包括瞬态电压抑制器D1，并联于电源正负接口。
与现有技术相比，本发明采用并联的MOS管与两个分压电阻相结合，增加了过流能力，避免了负载回路大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏。
附图说明
图1为现有技术其中一实施例的USB充电反插过压过流保护电路结构示意图。
图2为本发明其中一实施例的电源接口防反插保护电路结构示意图。
图3为本发明其中一实施例的电源接口防反插保护电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
根据本发明提供的一种电源接口防反插保护方法，如图2和图3所示，在电源正负接口与负载构成的回路中串联设置至少两个同类型的并联MOS管，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通；设置串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，使得电源正负接口没有接反时，第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压。
作为其中一种实施例，如图2和图3所示，可以为两个并联的NMOS管或者两个并联的PMOS管，也可以为三个、四个或更多个并联的同种类型的MOS管。在图2和图3中，并联的同种类型的MOS管为两个，设置在电源正负接口与负载构成的回路中，当电源正负接口J1的正负极接反时，并联的MOS管均不能导通，所述回路同样不能导通；当电源正负接口的正负极没有接反时，第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压，并联的MOS管均导通，所述回路同样导通。在本发明中，并联的MOS管与两个分压电阻相结合，增加了过流能力，避免了负载回路大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏。
作为其中一个实施方式，如图2所示，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的负极与输入电压VDD之间。
作为其中一个实施方式，如图3所示，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的正极与输入电压VDD之间。
根据本发明提供的一种电源接口防反插保护电路，如图2和图3所示，包括至少两个同类型的并联MOS管，串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中，所述串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接于输入电压VDD和地DGND之间；第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压；所述至少两个同类型的并联MOS管串联于电源正负接口与负载构成的回路，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通。
如图2和图3所示，当电源(如电池)正常极性接入电源正负接口端子J1时，所述至少两个同类型的并联MOS管首先导通，第一电阻R1和第二电阻R2上流过电流，输入电压VDD经分压后，第二电阻R2两端电压达到所述至少两个同类型的并联MOS管中MOS管的栅源极导通开启电压，MOS管导通，电池给负载供电；如果电源正负接口端子J1接口反插，则所述至少两个同类型的并联MOS管中MOS管均不导通，栅源极间没有电压，MOS管不导通，也就没有反向大电流进入负载。
在本发明中，并联的MOS管与两个分压电阻相结合，增加了过流能力，避免了负载回路大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏。作为本发明的一种实施方式，如图2和图3所示，为两个并联的NMOS管或者两个并联的PMOS管，也可以为三个、四个或更多个并联的同种类型的MOS管。
作为本发明的一种实施方式，所述输入电压为24V。
作为本发明的一种实施方式，如图2所示，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，包括第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2；所述第一电阻R1的一端接输入电压VDD，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接地DGND；所述第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的漏级相连接于电源正负接口的负极，源级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
如图2所示，在本具体实施例中，第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2并联增加过流能力，以避免系统大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏。电源(如电池)正常极性接入电源正负接口端子J1，第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2上的体二极管首先导通，第一电阻R1和第二电阻R2上流过电流，输入电压VDD(如24V电压)经分压后，第二R2两端电压达到第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的栅源极导通开启电压，MOS管导通，电池给负载系统供电；如果电源正负接口端子J1接口反插，则第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的体二极管不导通，栅源极间没有电压，MOS管不导通，也就无反向大电流进入负载系统。
作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，包括第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4；所述第一电阻R1的一端接地DGND，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接输入电压VDD；所述第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的源级相连接于电源正负接口的正极，漏级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
如图3所示，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4并联增加过流能力，以避免系统大电流流过单个MOS管而导致管子功耗增加产生温升而损坏；电源(如电池)正常极性接入电源正负接口端子J1，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4上的体二极管首先导通，第一电阻R1和第二电阻R2上流过电流，输入电压VDD(如24V电压)经分压后，第二R2两端电压达到第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的栅源极导通开启电压，MOS管导通，电池给负载系统供电；如果电源正负接口端子J1接口反插，则第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的体二极管不导通，栅源极间没有电压，MOS管不导通，也就无反向大电流进入负载系统
作为本发明的一种实施方式，如图2和图3所示，还包括第一电容C1，与第二电阻R2并联，合理选择第一电容C1的值，能够避免MOS管快速导通而导致输出电压过冲损坏后级。
作为本发明的一种实施方式，如图2和图3所示，还包括瞬态电压抑制器D1，并联于电源正负接口，以使接入瞬间产生的高压钳位到合理电压值，保护后级电路。
作为本发明的一种实施方式，所述瞬态电压抑制器为瞬态电压抑制二极管。
Claims (10)
1.一种电源接口防反插保护方法，在电源正负接口与负载构成的回路中串联设置至少两个同类型的并联MOS管，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通；设置串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，使得电源正负接口没有接反时，第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压。
2.根据权利要求1所述的电源接口防反插保护方法，其中，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的负极与输入电压VDD之间。
3.根据权利要求1所述的电源接口防反插保护方法，其中，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，设置于所述回路中，电源正负接口的正极与输入电压VDD之间。
4.根据权利要求1到3所述的电源接口防反插保护方法，还包括第一电容C1，与第二电阻R2并联。
5.根据权利要求1到3之一所述的电源接口防反插保护方法，还包括瞬态电压抑制器D1，并联于电源正负接口。
6.一种电源接口防反插保护电路，其特征在于，包括至少两个同类型的并联MOS管，串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中，所述串联的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接于输入电压VDD和地DGND之间；第二分压电阻R2为所述至少两个同类型的并联MOS管的导通分压电阻，即第二电阻R2上得到的分压作为所述至少两个同类型的并联MOS管的开启电压；所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间的阻值关系满足其中Ugs(th)为所述至少两个同类型的并联MOS管中的MOS管导通开启阈值电压；所述至少两个同类型的并联MOS管串联于电源正负接口与负载构成的回路，使得电源正负接口的正负极接反时，所述回路不能导通。
7.根据权利要求6所述的电源接口防反插保护电路，其特征在于，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的NMOS管，包括第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2；所述第一电阻R1的一端接输入电压VDD，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接地DGND；所述第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的漏级相连接于电源正负接口的负极，源级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
8.根据权利要求6所述的电源接口防反插保护电路，其特征在于，所述至少两个同类型的并联MOS管为至少两个并联的PMOS管，包括第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4；所述第一电阻R1的一端接地DGND，另一端与第二电阻R2的一端相连；所述第二电阻R2的另一端接输入电压VDD；所述第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的源级相连接于电源正负接口的正极，漏级相连接于第二电阻R2的另一端，栅极相连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。
9.根据权利要求6到8之一所述的电源接口防反插保护电路，其特征在于，还包括第一电容C1，与第二电阻R2并联。
10.根据权利要求6到8之一所述的电源接口防反插保护电路，其特征在于，还包括瞬态电压抑制器D1，并联于电源正负接口。
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