CN112653115B - 防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路 - Google Patents

防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防反接、过欠压保护与隔离开关机的多模块并联输入电路，包括防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、多电源模块并联输入电路、隔离开关机电路。本发明的优点是：实现防反接、过欠压保护与隔离开关机功能。运用PMOS管与稳压管实现防反接电路，避免反接输入损坏模块。运用稳压管与三极管实现过欠压保护电路，实现过欠压之后再次输入正常电压时模块仍能正常工作；确保模块在输入电压规定范围外不工作。运用光耦实现模块输入地与开关机控制地隔离，确保电路工作稳定可靠。电路结构简单，元器件成本经济划算。避免了传统的电压采样给运放芯片及独立源的昂贵成本。从而也提高了整机的效率。

Description

防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路
技术领域
本发明涉及输入电路领域，具体来说，涉及一种防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路。
背景技术
在一些电子产品研发中，不但需要多种规格的电压电流供应，而且要求体积小，重量轻，效率高；因此多电源模块很普遍应用在电子产品研发中，多电源模块单路输出可以避免交叉干扰的弊端。但目前对多模块电源的输入电路设计存在非隔离硬开关机，直接切断输入电压，在带满载情况下开关机会引起尖峰电流与尖峰电压的干扰弊端。
而本发明通过光耦隔离控制各模块使能端开关机可以实现隔离软开关机，软启动开关机主要通过模块使能端触发模块内部电路实现。
然而模块一般自带过欠压保护电路，但研发产品中的输入过欠压值会与模块自带过欠压值会不同，因此要求模块输入端设计过欠压保护电路以满足研发产品的要求。传统过欠压保护电路是通过采样电压值与运放基准值比较后输出高低电平驱动MOS通断来实现保护。本发明避开成本昂贵的运放和独立源提供基准值，采用成本低廉的稳压二极管、三极管、电阻实现过欠压保护电路。
本发明的防反接电路是通过PMOS管、稳压二极管、电阻实现的。避免用户输入电源正负接反导致模块损坏。电路优点是元器件成本低廉，电路工作稳定可靠，仅用一个PMOS管，其内阻几毫欧，功耗非常低，确保电路工作效率高。
多模块并联输入电路采用防反接、过欠压保护与隔离开关机电路能够提高电源工作稳定、安全、可靠；避免电源模块损坏；延长电源模块的使用寿命。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路，能够解决上述问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路，包括防反接电路，过压保护电路、欠压保护电路、多电源模块并联输入电路、隔离开关机电路。
进一步的，在防反接电路中，PMOS管N4的D脚与电阻R6连接，PMOS管N4的G脚与电阻R3连接，电阻R3与稳压二极管V2连接。
进一步的，在过压保护电路中，三极管V3与电阻R4连接，三极管V3与电阻R3连接，电阻R4与电阻R3连接，电阻R3与稳压二极管V2连接。
进一步的，在欠压保护电路中，三极管V4与三极管V3连接，三极管V4与电阻R2连接，电阻R2与稳压二极管V1连接;在多电源模块并联输入电路中，电源DC正极与保险丝F1连接，保险丝F1与电源模块B1的3脚连接，保险丝F1与电源模块B2的3脚连接，电源DC负极与PMOS管D脚连接。PMOS管S脚与电源模块B1的1脚连接，PMOS管S脚与电源模块B2的1脚连接。
进一步的，在隔离开关机电路中，电阻R1上端与保险丝F1连接，电阻R1下端与光耦N1的1脚连接，光耦N1的2脚与光耦N2的1脚连接，光耦N2的2脚与光耦N3的4脚连接，光耦N3的3脚与三极管V4的 3脚连接，开关机信号K与电阻R5连接，电阻R5与光耦N3的1脚连接，光耦N3的2脚与机壳地GND连接，光耦N2的4脚与电源模块B2的2脚连接，光耦N2的3脚与电源模块B2的1脚连接，光耦N1的4脚与电源模块B1的2脚连接，光耦N1的3脚与电源模块B1的1脚连接。
本发明首先采用的光耦隔离驱动电源模块使能端开关机，可以避免硬开关或者由MOS管构成的电子开关带来的功耗和尖峰电流电压，从而提高了电源电磁兼容性；同时隔离了控制信号地与模块输出地，极大的避免了电源输出对开关机信号的干扰。其次还采用了稳压二极管与三极管及电阻构成的过压保护电路和欠压保护电路。实现过欠压输入时模块不工作而被保护。最后还采用了PMOS管与稳压二极管及电阻构成的防反接电路。当输入反接时，PMOS管自动断开回路，实现模块不工作而被保护，从而保护电源系统。延长了电源模块使用寿命，提高了电源系统的可靠性，安全性。
本发明的有益效果：
（1）通过光耦隔离驱动多电源模块使能端开关机，避免信号地与输出地共地的干扰，也避免了切断总输入时带来的瞬变尖峰电流与尖峰电压。模块使能端开关机被驱动后，模块内部电路会软启动开关机。
（2）通过稳压二极管与三极管和电阻构成过欠压电路，元器件成本相对采用运放和基准电压源价格更低廉划算。功耗小，电路结构简单，工作稳定可靠。
（3）防反接电路采用PMOS管与过压保护电路中的稳压二极管V2共用及电阻构成，由于采用PMOS管其内阻4毫欧，功耗极小，同时共用稳压二极管V2，更加降低了元器件成本。
（4）本发明可以适用于多模块输入，即增加一个模块并联仅需增加一个光耦，同光耦N1和光耦N2相同方法接入电路中，避免了多模块的多个防反接与过欠压及开机电路带来的元器件成本投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 本发明的防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路示意图
图2 本发明的防反接电路示意图
图3 本发明的过压保护电路示意图
图4 本发明的欠压保护电路示意图
图5 本发明的隔离开关机和多模块并联输入电路示意图
图中：1、防反接电路；2、过压保护电路；3、欠压保护电路；4、隔离开关机电路与多模块并联输入电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路，包括防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、多电源模块并联输入电路、隔离开关机电路。防反接电路电路中，PMOS管D脚与DC电源负极和电阻R6下端连接，PMOS管G脚分别与电阻R3下端、电阻R6上端连接，电阻R3上端与稳压二极管V2阳极连接，稳压二极管V2阴极与保险丝F1连接。过压保护电路中，稳压二极管V2阴极与保险丝F1连接，稳压二极管V2阳极与电阻R3上端连接，电阻R3下端与电阻R4上端连接，电阻R3下端与三极管V3的1脚连接，电阻R4下端与PMOS管S脚连接，三极管V3的2脚与PMOS管S脚连接。欠压保护电路中，稳压二极管V1阴极与保险丝F1连接，稳压二极管V2阳极与电阻R2上端连接，电阻R2下端与三极管V4的1脚连接，电阻R2下端与三极管V3的3脚连接，三极管V4的2脚与PMOS管S脚连接。多电源模块并联输入电路中，保险丝F1与电源模块B1的3脚连接，保险丝F1与电源模块B2的3脚连接，PMOS管S脚与电源模块B1的1脚连接，PMOS管S脚与电源模块B2的1脚连接。隔离开关机电路中，电阻R1上端与保险丝F1连接，电阻R1下端与光耦N1的1脚连接，光耦N1的2脚与光耦N2的1脚连接，光耦N2的2脚与光耦N3的4脚连接，光耦N3的3脚与三极管V4的3脚连接，光耦N3的2脚与机壳地GND连接，光耦N3的1脚与电阻R5连接，电阻R5与开关机信号K连接，光耦N2的4脚与电源模块B2的2脚连接，光耦N2的3脚与电源模块B2的1脚连接，光耦N1的4脚与电源模块B1的2脚连接，光耦N1的3脚与电源模块B1的1脚连接。
工作原理分析：
（1）如图2是表示防反接电路示意图，在输入电源DC正极和负极接反时，通过电阻R6和电阻R3以及稳压二极管V2形成闭合回路，PMOS管的G脚有正电压降，从而PMOS管的D脚与S脚端口，切断输入电源DC给模块的1脚供电，进一步保护电源系统。
（2）如图3是表示过压保护电路示意图，在输入电源DC输入电压高于上限值，即稳压二极管V2导通，电阻R3和电阻R4分压，该电压给三极管V3的1脚，从而三极管V3的3脚与输入电源DC负极导通，致使三极管V4的3脚与输入电源DC负极悬空，进一步导致光耦形成的闭合回路断开，引起电源模块使能端悬空，电源模块停止工作。
（3）如图4是表示欠压保护电路示意图，在输入电源DC输入电压低于下限值，即稳压二极管V1悬空断开，稳压二极管V2悬空断开，导致三极管V4的3脚与输入电源DC负极悬空，进一步导致光耦形成的闭合回路断开，引起电源模块使能端悬空，电源模块停止工作。
（4）如图5是表示隔离开关机和多模块并联输入电路示意图，开关机控制信号K有效，即有高电平3.3V，光耦N3的3脚与4脚导通到输入电源DC负极，同时光耦N1和光耦N2以及限流电阻R1形成闭合回路导通，驱动光耦N1和光耦N2的3脚与4脚导通，从而导致电源模块使能端有效，电源模块工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路，其特征在于，包括相互并联连接的防反接电路（1）、过压保护电路（2）、欠压保护电路（3）和隔离开关机电路与多模块并联输入电路（4）；
其中，防反接电路（1）包括PMOS管N4、电阻R6、保险丝F1；
过压保护电路（2）包括稳压二极管V2、电阻R3、电阻R4；
欠压保护电路（3）包括稳压二极管V1、电阻R2、三极管V3；
隔离开关机电路与多模块并联输入电路（4）包括隔离开关机电路和多电源模块并联输入电路，其中，隔离开关机电路包括电阻R1、光耦N1、光耦N2、光耦N3、三极管V4、电阻R5；多电源模块并联输入电路包括电源模块B1、电源模块B2；
所述防反接电路（1）中，PMOS管N4的D脚与电阻R6一端、电源DC负极连接，PMOS管N4的G脚与电阻R3一端、电阻R6另一端、电阻R4一端连接，PMOS管N4的S脚与电阻R4的另一端连接，电阻R3与稳压二极管V2的阳极连接，稳压二极管V2的阴极连接保险丝F1一端，保险丝F1另一端连接电源DC正极；
所述过压保护电路（2）中，三极管V3的基极与电阻R4一端、电阻R3一端连接，三极管V3的发射极连接PMOS管N4的S脚；
所述欠压保护电路（3）中，三极管V4的基极与三极管V3的集电极、电阻R2一端连接，三极管V4的发射极与三极管V3的发射极连接，电阻R2另一端连接稳压二极管V1阳极，稳压二极管V1阴极连接保险丝F1；
在所述多电源模块并联输入电路中，保险丝F1的一端与电源模块B1的3脚连接，保险丝F1的一端与电源模块B2的3脚连接， PMOS管N4的S脚与电源模块B1的1脚连接，PMOS管N4的S脚与电源模块B2的1脚连接；
在所述隔离开关机电路中，电阻R1上端与保险丝F1的一端连接，电阻R1下端与光耦N1的1脚连接，光耦N1的2脚与光耦N2的1脚连接，光耦N2的2脚与光耦N3的4脚连接，光耦N3的3脚与三极管V4的集电极连接，开关机信号K与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与光耦N3的1脚连接，光耦N3的2脚与机壳地GND连接，光耦N2的4脚与电源模块B2的2脚连接，光耦N2的3脚与电源模块B2的1脚连接，光耦N1的4脚与电源模块B1的2脚连接，光耦N1的3脚与电源模块B1的1脚连接。
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