CN112510672B - 防反接续流保护电路及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防反接续流保护电路及终端，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块；在外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。本发明中通过产生自举电压从而驱动续流模块导通实现续流保护，无需使用二极管的自然续流，避免产生发热大的缺陷；也无需并联大量的二极管，降低了成本。

Description

防反接续流保护电路及终端
技术领域
本发明涉及电路技术领域，特别涉及一种防反接续流保护电路及终端。
背景技术
电池管理系统(BMS)的输出端连接负载，当输出端出现极性反接误操作时，负载端将会出现较高电压的负压，可能会损坏特定的电子电气负载设备(例如，充电机)。所以，通常会在输出端并联接入反向二极管，即使出现极性反接误操作，利用二极管的自然续流，将高负压钳位，从而保护电子电气组件。
目前的这种续流保护方式具有以下缺点：二极管正向压降大，功耗大，长时间的功耗造成持续的温升，造成二极管的损毁以及起火风险。为避免过热，需要增加大的散热片和水冷散热措施，需要增加并联的二极管的数量，占用大量PCB面积，成本高以及热风险高。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种防反接续流保护电路及终端，旨在解决目前采用并联的反向二极管进行自然续流时发热大的缺陷。
本发明提供了一种防反接续流保护电路，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块，所述续流模块的输出端用于连接外接负载；
当所述外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。
进一步地，所述防反接续流保护电路连接于母线电路中，所述自举电压高于母线电路的母线电压。
进一步地，所述外接负载正接时，所述PWM产生电路处于反偏状态，所述自举电路以及续流模块不工作。
进一步地，所述PWM产生电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1以及二极管D2；
其中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5的一端均连接阳极，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的另一端；所述三极管Q1的发射极通过所述二极管D1连接阴极；
所述电阻R5的另一端连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R2的另一端；所述三极管Q2的发射极通过所述二极管D2连接阴极。
进一步地，所述PWM产生电路还包括电容C1以及电容C2；
所述电容C1的两端分别连接于所述电阻R1与电阻R2的另一端；
所述电容C2的两端分别连接于所述电阻R3与电阻R5的另一端。
进一步地，所述自举电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R6、电阻R7以及电容C3；
所述电阻R6、电阻R7的一端连接所述三极管Q2的集电极；所述电阻R7的另一端与阳极相连；所述电阻R6的另一端分别连接三极管Q3以及三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接阳极；所述三极管Q4的发射极分别连接所述三极管Q3的发射极以及电容C3的一端；所述三极管Q3的集电极连接阴极，所述电容C3的另一端连接阳极；
所述自举电路还包括二极管D3、二极管D8以及电容C9；
所述二极管D3一端连接所述三极管Q4的集电极，另一端分别连接所述二极管D3的一端以及所述电容C3的另一端；所述二极管D3的另一端连接所述电容C9的一端，所述电容C9的另一端连接阴极。
进一步地，所述续流模块包括MOS管Q5；所述自举电路的输出分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极，且所述MOS管Q5的源极接地。
进一步地，所述外接负载正接时，所述MOS管Q5的漏极连接外接负载的正极，所述MOS管Q5的源极连接外接负载的负极。
进一步地，所述续流模块还包括稳压管Z1，所述稳压管Z1的两端分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极。
本发明还提供了一种终端，其包括上述任一项所述的防反接续流保护电路。
本发明中的防反接续流保护电路及终端，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块；在外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。本发明中通过产生自举电压从而驱动续流模块导通实现续流保护，无需使用二极管的自然续流，避免产生发热大的缺陷；也无需并联大量的二极管，降低了成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中防反接续流保护电路的模块示意图；
图2是本发明一实施例中外接负载正接时防反接续流保护电路的具体电路示意图；
图3是本发明一实施例中外接负载反接时防反接续流保护电路的具体电路示意图；
图4是本发明一实施例中的终端结果框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
参照图1，为本发明一实施例中提供的防反接续流保护电路，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块，所述续流模块的输出端用于连接外接负载；
当所述外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。
在本实施例中，上述防反接续流保护电路应用于电池系统中，其可用于对外接负载的保护。具体地，当外接负载接入上述防反接续流保护电路所在的母线电路时，若外接负载接入正确，则上述防反接续流保护电路不会工作；若外接负载反接，则防反接续流保护电路会启动工作。具体地，PWM产生电路产生PWM方波，可以理解的是，上述PWM方波的频率也可以一个指定频率。当上述PWM产生电路产生PWM方波时，便可以驱动上述自举电路产生自举电压，将上述自举电压加在上述续流模块上，便可以使其导通，并实现续流，从而实现对上述外接负载的保护。在本实施例中，使用PWM产生电路、自举电路的协助，从而使得续流模块进行续流，无需使用大量的二极管，也不会产生大量的热量，既节省成本又提高安全性。
在一实施例中，所述防反接续流保护电路连接于母线电路中，所述自举电压高于母线电路的母线电压。例如母线电压为48V，则上述自举电压可以为(48+10)V，当自举电压高于母线电压时，便可以直接驱动上述续流模块进行续流。
在一实施例中，上述续流模型具体包括MOS管(MOSFET)，当外接负载正接时，MOS管不工作；当外接负载反接时，MOS管进行续流，保护外接负载。上述MOS管导通之后漏源压降低，导通损耗低，不需要特殊的散热；也不需要很多个的MOS管并联；不仅节省了PCB面积和空间，而且热稳定性好，成本低。
在一个实施例中，正接时，上述防反接续流保护电路的阳极(即电源输入端)接在电池系统的GND端；而防反接续流保护电路的阴极(即保护电路的地端)接在电池系统输出的正极。正接时，上述防反接续流保护电路处于反偏状态，不进行工作；而反接时，上述防反接续流保护电路处于正偏状态，开始工作，从而使得续流模块(MOS管)导通，实现续流。
具体地，所述外接负载正接时，所述PWM产生电路处于反偏状态，所述自举电路以及续流模块不工作。
参照图2与图3，在一具体实施例中，所述PWM产生电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1以及二极管D2；
其中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5的一端均连接阳极，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的另一端；所述三极管Q1的发射极通过所述二极管D1连接阴极；
所述电阻R5的另一端连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R2的另一端；所述三极管Q2的发射极通过所述二极管D2连接阴极。
在另一实施例中，所述PWM产生电路还包括电容C1以及电容C2；
所述电容C1的两端分别连接于所述电阻R1与电阻R2的另一端；
所述电容C2的两端分别连接于所述电阻R3与电阻R5的另一端。
在本实施例中，通过调节电容C1、电容C2的容值的比值，可以调节PWM方波的占空比，从而进一步可以调节上述自举电路的自举电压值。
在一实施例中，所述自举电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R6、电阻R7以及电容C3；
所述电阻R6、电阻R7的一端连接所述三极管Q2的集电极；所述电阻R7的另一端与阳极相连；所述电阻R6的另一端分别连接三极管Q3以及三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接阳极；所述三极管Q4的发射极分别连接所述三极管Q3的发射极以及电容C3的一端；所述三极管Q3的集电极连接阴极，所述电容C3的另一端连接阳极。
所述自举电路还包括二极管D3、二极管D8以及电容C9；
所述二极管D3一端连接所述三极管Q4的集电极，另一端分别连接所述二极管D3的一端以及所述电容C3的另一端；所述二极管D3的另一端连接所述电容C9的一端，所述电容C9的另一端连接阴极，该电容C9为自举电路的输出滤波电容；且所述电容C9的两端用于分别连接在MOS管Q5的栅极与源极。
在本实施例中，通过调节电容C1、C2的容值的比值，可以调节PWM方波的占空比，进而可以调节自举电路的自举电压值，即自举电路的输出电压，上述电容C9上的电压便是上述输出电压。通常设置PWM方波的占空比为20％～25％，使得电容C9上电压为10V左右。
在一具体实施例中，所述续流模块包括MOS管Q5；所述自举电路的输出分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极，且所述MOS管Q5的源极接地。
当外接负载的电池系统正接时，MOS管Q5的D极(漏极)接于电池系统输出的正极，MOS管Q5的S极(源极)接于电池系统输出的负极。外接负载正确连接时MOS管Q5无驱动，处于截止状态。当反接时，漏、源极的连接反向，此时上述防反接续流保护电路开始工作，MOS管Q5被驱动导通，开始电流续流。
在一实施例中，所述续流模块还包括稳压管Z1，所述稳压管Z1的两端分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极。上述稳压管Z1用来保护上述MOS管Q5的栅极，避免驱动电压过压。
上述为本发明实施例中的防反接续流保护电路，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块；在外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。本发明中通过产生自举电压从而驱动续流模块导通实现续流保护，无需使用二极管的自然续流，避免产生发热大的缺陷；也无需并联大量的二极管，降低了成本。
参照图4，本发明一实施例中还提供了一种终端，其包括上述任一实施例中所述的防反接续流保护电路。针对上述防反接续流保护电路，在此不再进行赘述。
综上所述，为本发明实施例中的防反接续流保护电路及终端，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块；在外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护。本发明中通过产生自举电压从而驱动续流模块导通实现续流保护，无需使用二极管的自然续流，避免产生发热大的缺陷；也无需并联大量的二极管，降低了成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种防反接续流保护电路，其特征在于，包括依次连接的PWM产生电路、自举电路以及续流模块，所述续流模块的输出端用于连接外接负载；
当所述外接负载反接时，所述PWM产生电路产生PWM方波，并基于所述PWM方波驱动所述自举电路产生自举电压，所述自举电压驱动所述续流模块导通实现续流保护；
所述PWM产生电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1以及二极管D2；
其中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5的一端均连接阳极，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接所述电阻R3的另一端；所述三极管Q1的发射极通过所述二极管D1连接阴极；
所述电阻R5的另一端连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R2的另一端；所述三极管Q2的发射极通过所述二极管D2连接阴极；
所述PWM产生电路还包括电容C1以及电容C2；
所述电容C1的两端分别连接于所述电阻R1与电阻R2的另一端；
所述电容C2的两端分别连接于所述电阻R3与电阻R5的另一端。
2.根据权利要求1所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述防反接续流保护电路连接于母线电路中，所述自举电压高于母线电路的母线电压。
3.根据权利要求1所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述外接负载正接时，所述PWM产生电路处于反偏状态，所述自举电路以及续流模块不工作。
4.根据权利要求1所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述自举电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R6、电阻R7以及电容C3；
所述电阻R6、电阻R7的一端连接所述三极管Q2的集电极；所述电阻R7的另一端与阳极相连；所述电阻R6的另一端分别连接三极管Q3以及三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接阳极；所述三极管Q4的发射极分别连接所述三极管Q3的发射极以及电容C3的一端；所述三极管Q3的集电极连接阴极，所述电容C3的另一端连接阳极；
所述自举电路还包括二极管D3、二极管D8以及电容C9；
所述二极管D8一端连接所述三极管Q4的集电极，另一端分别连接所述二极管D3的一端以及所述电容C3的另一端；所述二极管D3的另一端连接所述电容C9的一端，所述电容C9的另一端连接阴极。
5.根据权利要求1所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述续流模块包括MOS管Q5；所述自举电路的输出分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极，且所述MOS管Q5的源极接地。
6.根据权利要求5所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述外接负载正接时，所述MOS管Q5的漏极连接外接负载的正极，所述MOS管Q5的源极连接外接负载的负极。
7.根据权利要求5所述的防反接续流保护电路，其特征在于，所述续流模块还包括稳压管Z1，所述稳压管Z1的两端分别连接所述MOS管Q5的栅极与源极。
8.一种终端，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的防反接续流保护电路。
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