CN111509797A - 一种防反接装置 - Google Patents
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Abstract
一种防反接装置，耦接于电源与待测物之间，包括继电器开关、控制单元及电压检测单元；继电器开关，耦接于双向电源和待测物的连接通路上，用于导通或断开双向电源与待测物的连接；电压检测单元，检测继电器开关两端的电压差及待测物端的电压；控制单元，接收继电器两端的电压差及待测物端的电压，通过比较电路及逻辑门电路输出电平信号到继电器控制电路，控制所述继电器的导通或断开。本装置可以对电源及待测物进行任意防反接保护，具有进行预充电防止打火的功能。
Description
技术领域
本发明涉及电源保护领域，具体涉及一种用于在电源与待测物连接时的防反接装置。
背景技术
目前市场上只有针对单向电源给电池充电的防反接方案，其缺点就是不可双向或者需要更换保险丝。一种方案是，在单向电源和电池之间的通路中加装二极管，通过二极管的单向导电性进行防反接，但这种方式下只能进行对电池充电，不可放电，同时无法支持双向电源。另一种方案是，在单向电源和电池之间的通路中加装保险丝和二极管，当电源端反接时，电流经过二极管和保险丝，电流超过保险丝额定电流，保险丝损坏更换保险丝即可，此方案缺点是需要更换保险丝，同时如果是电池端反接的话，电流会直接经过二极管，极易损坏二极管。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种防反接装置，进一步地可以进行预充电防止打火功能的方案，可以有效对双向电源或者待测物（电池）进行保护防止期间损坏。
一种防反接装置，耦接于电源和待测物之间，其特征在于，包括：
一继电器开关，耦接于电源和待测物的连接通路上，用于导通或断开电源与待测物的连接；
一电压检测单元，检测所述继电器开关两端的电压差及所述待测物端的电压；
一控制单元，接收所述的待测物端的电压并与待测物阈值电压比较，输出第一比较信号，接收所述的继电器开关两端的电压差并与继电器阈值电压进行比较，输出第二比较信号，依据所述的第一及第二比较信号，控制所述继电器开关的导通或断开。
进一步地，所述控制单元包括顺次耦接的比较电路、逻辑门电路及继电器控制电路。
进一步地，所述比较电路包括第一比较器及第二比较器，第一比较器的两个输入端分别接待测物端的电压及待测物阈值电压，第二比较器的输入端分别接继电器开关两端的电压差、继电器阈值电压的上限值及下限值。
进一步地，所述逻辑门电路为与门，与门的输入端接第一比较器的输出端及第二比较器的输出端，与门的输出端接继电器控制电路。
进一步地，所述第一及第二比较信号均为高电平时，控制所述继电器开关导通。
进一步地，所述继电器开关还并联有一预充电电路。
进一步地，所述预充电电路包括一恒流源及一与之串联的二极管。
本发明达到的有益效果为：本装置提出防反接装置，可以对双向电源及待测物进行任意防反接保护，进一步地还可以进行预充电防止打火功能的方案，可以有效对双向电源或者电池等待测物进行保护防止期间损坏。
附图说明
图1为本发明实施例中所述防反接装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中所述防反接装置的控制单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本具体实施例中，仅以电池作为待测物进行详细的描述，本领域人员可知，待测物不限于电池、还可以是其他的双向源或电容等。如图1所示，防反接装置设置于双向电源和待测电池连接的通路中，防反接装置的一端(VI+\VI-)与双向电源连接，防反接装置的另一端（VO+\VO-）与待测电池连接，包括控制单元、继电器开关及电压检测单元，电压检测单元包括电压表，电压表分别检测继电器两端的电压差和电池端电压，检测到的电压送入到控制单元，控制单元通过继电器控制电路控制继电器开关的导通或断开；继电器开关还与一预充电电路并联，该预充电电路包括一恒流源及一与之串联的防反接二极管。
结合图2，对各部分电路进行详细的描述，控制单元包括顺次耦接的比较电路、逻辑门电路及继电器控制电路。其中，比较电路包括第一比较器1和第二比较器2，第二比较器为窗口比较器，逻辑门电路为与门，第一比较器和第二比较器的输出端分别接至与门，与门连接至继电器控制电路，继电器控制电路控制继电器开关的导通或断开。
第一比较器的两个输入端分别接待测物端的电压VO及待测物阈值电压VTH1，第二比较器的输入端分别接继电器开关两端的电压差DV、继电器阈值电压的上限值VTH+及下限值VTH-。其中，待测物阈值电压VTH1、继电器阈值电压的上限值VTH+、下限值VTH-为设计时设定好的，该设定值的权限也可以开给后续使用者，由使用者自行设定。
防反接装置采集电池端电压VO送入控制单元与比较器1的阈值电压VTH1比较，输出比较信号。本实施例中，电池的正端VO+与地GND连接，定义VO<VTH1时，电池未接反，在其它实施例中，本领域技术人员可知，如果电池的负端VO-与地GND连接，则可定义VO>VTH1时，电池未接反，总之，当判定电池不接反时，比较器1输出为高电平，若电池反接时比较器1输出低电平，将上述比较信号送给与门。同时防反接装置采集继电器触点两端压差DV（即双向电源和电池端压差值）与窗口比较器2的阈值电压VTH+和VTH-进行窗口比较，输出比较信号。当DV电压值介于VTH-值和VTH+值时，窗口比较器2输出高电平，若DV电压值大于VTH+或者小于VTH-值时窗口比较器2输出低电平，并将该信号也送给与门。当电池端电压VO不反接，同时继电器触点两端压差DV值介于VTH-值和VTH+值时，与门输出高电平，继电器触点吸合，双向电源才可以对电池进行正常充放电。
继电器开关设置在双向电源与待测电池的正连接通路上，其一端与双向电源连接，另一端与待测电池连接，继电器触点两端的电压差即为双向电源和电池端压差值，该差值在压差阈值外时，如果待测电池电压高于双向电源电压，电池可以通过恒流源A1和防反接二极管D1对双向电源进行预充电，直到继电器触点两端压差达到预设值，此功能既可以防止因接上电池瞬间打火又可以减小电池端对双向电源端口电容的大电流冲击。如果电池电压低于双向电源电压时，由于D1存在单向导电性的功能，此时双向电源不会对电池进行预充电。
当双向电源输出端反接时，由于电源中的功率管MOSFET的体二极管特性，使电池通过恒流源A1与二极管D1的组合以及双向电源中功率管的体二极管放电，此时继电器触点的两端压差DV约等于电池两端电压减去二极管的压降，工程实际上，电池端的电压减去二极管的压降远大于继电器触点阈值电压，即DV值不会介于VTH-值和VTH+值之间，那么继电器触点不会吸合。因此，本发明的电路，即使电源端接反，继电器仍然无法导通，还是起到保护的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (7)
1.一种防反接装置，耦接于电源和待测物之间，其特征在于，包括：
一继电器开关，耦接于电源和待测物的连接通路上，用于导通或断开电源与待测物的连接；
一电压检测单元，检测所述继电器开关两端的电压差及所述待测物端的电压；
一控制单元，接收所述的待测物端的电压并与待测物阈值电压比较，输出第一比较信号，接收所述的继电器开关两端的电压差并与继电器阈值电压进行比较，输出第二比较信号，依据所述第一及第二比较信号，控制所述继电器开关的导通或断开。
2.根据权利要求1所述的一种防反接装置，其特征在于：所述控制单元包括顺次耦接的比较电路、逻辑门电路及继电器控制电路。
3.根据权利要求2所述的一种防反接装置，其特征在于：所述比较电路包括第一比较器及第二比较器，第一比较器的两个输入端分别接待测物端的电压及待测物阈值电压，第二比较器的输入端分别接继电器开关两端的电压差、继电器阈值电压的上限值及下限值。
4.根据权利要求3所述的一种防反接装置，其特征在于：所述逻辑门电路为与门，与门的输入端接第一比较器的输出端及第二比较器的输出端，与门的输出端接继电器控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种防反接装置，其特征在于：所述第一及第二比较信号均为高电平时，控制所述继电器开关导通。
6.根据上述任一项权利要求所述的一种防反接装置，其特征在于：所述继电器开关还并联有一预充电电路。
7.根据权利要求6所述的一种防反接装置，其特征在于：所述预充电电路包括一恒流源及一与之串联的二极管。
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- 2020-04-10 CN CN202010277984.3A patent/CN111509797A/zh active Pending
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