发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种防反接电路,其结构简单,可以对有源负载进行防反接,正向导通压降低,阻抗低,功耗小,安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案,所述防反接电路,包括MOS管;还包括并联在所述MOS管栅极端与源极端间的开关Q2及用于控制所述开关Q2开通或断开的电压比较器;所述电压比较器的同相端与MOS管的漏极端相连,电压比较器的反相端与MOS管的源极端相连。
所述开关Q2包括三极管。所述MOS管的栅极端与电阻R1的一端相连,所述电阻R1的另一端通过电阻R3与MOS管的漏极端相连;所述电阻R3对应于与电阻R1相连的一端形成输入电压端Vin+,电阻R3对应于与MOS管的漏极端相连的一端形成输入电压端Vin-。
所述电阻R1对应于MOS管的栅极端相连的另一端通过电阻R4与电压比较器的输出端相连;所述电压比较器的输出端通过电阻R5与开关Q2相连;所述电阻R4对应于与电阻R1相连的一端形成输出电压端Vout+,电压比较器的反相端形成输出电压端Vout-。
所述MOS管的源极端与栅极端间设有稳压二极管D1,所述稳压二极管D1的阳极端与MOS管的源极端相连,稳压二极管的阴极端与MOS管的栅极端相连。
所述MOS管的源极端与栅极端间设有电阻R2,所述电阻R2的两端分别与MOS管的源极端及栅极端相连。
所述MOS管为NMOS管。所述开关Q2为NPN型三极管。
本实用新型的优点:采用MOS管防反接电路,正向导通电压低,阻抗低,功耗小;MOS管的源极端与电压比较器的反相端相连,MOS管的漏极端与电压比较器的同相端相连,用于检测电路的电流方向;由于输入电压端Vin+与输出电压端Vout+间等电位,因此通过比较输入电压端Vin-及输出电压端Vout-间的大小来控制电压比较器的输出;当电压比较器输出高电平时,开关Q2导通,使MOS管关断,防止电路的反接或逆流;当输入电压高于有源负载的电压时,MOS管能导通,开关Q2关断,MOS管维持导通状态;达到防反接的目的;结构简单,可以对有源负载进行防反接,安全可靠。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图2所示:本实用新型包括MOS管、开关Q2、电压比较器及稳压二极管D1。
如图2所示:所述MOS管的栅极端与电阻R1相连,电阻R1对应于与MOS管的栅极端相连的另一端通过电阻R3与MOS管的漏极端相连,并通过电阻R4与电压比较器的输出端相连。二极管Q1为MOS管的寄生二极管。所述MOS管为NMOS管。所述MOS管的源极端还与电压比较器的反相端相连,电压比较器的同相端与MOS管的漏极端相连。所述电压比较器的输出端通过电阻R5与开关Q2相连,所述开关Q2为NPN型三极管;电压比较器的输出端通过电阻R5与三极管的基极相连,三极管的发射极与MOS管的源极端相连,三极管的集电极与MOS管的栅极端相连,从而将开关Q2并联在MOS管的栅极端与源极端。
所述MOS管的栅极端与源极端间还设有稳压二极管D1与电阻R2,所述稳压二极管D1的阳极端与MOS管的源极端相连,稳压二极管D1的阴极端与MOS管的栅极端相连;电阻R2的两端分别与MOS管的源极端与栅极端相连。外部输入电源的正负极分别加在电阻R3的两端,其中,电阻R3对应于与电阻R1相连的端部形成输入电压端Vin+,电阻R3对应于与MOS管的漏极端相连的端部形成输入电压端Vin-,所述输入电压端Vin+与输入电压端Vin-间的电势差为外部输入电压。电阻R4对应于与电阻R1相连的一端形成输出电压端Vout+,电压比较器的反相端形成输出电压端Vout-,所述输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的电势差为输出电压。由图2中可以得到,输入电压端Vin+与输出电压端Vout+具有相等的电势;因此输入电压与输出电压的大小可以根据输入电压端Vin-与输出电压端Vout-的电势大小比较得到,当输入电压值大于输出电压值时,能够得到输入电压端Vin-的电势低于输出电压端Vout-的电势,即根据电压比较器的输出值能够判断出输入电压与输出电压间大小的关系。
如图2所示:工作时,输入电源的两端分别加在输入电压端Vin+与输入电压端Vin-间,输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间加载负载的两端;所述负载可以为有源负载,也可以为无源负载。当所述负载为有源负载时,输入电源对负载进行充电。
当输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的负载为无源负载且接入正向电压时,即输入电压端Vin+与电源正极相连,输入电压端Vin-与电源负极相连,MOS管只承受输入电压端Vin+与输入电压端Vin-的电压;MOS管的栅极端通过电阻R1与输入电压端Vin+相连,MOS管的源极端与输出电压端Vout-相连,由于MOS管内的寄生二极管作用,在MOS管上会有电压降,因此输入电压端Vin+与输入电压端Vin-间的电势差大于输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的电势差,由于输入电压端Vin+与输出电压端Vout+具有相等电势,能够得到输入电压端Vin-比输出电压端Vout-的电势低,电压比较器会输出低电平,开关Q2处于截止状态,随着MOS管的栅极端与源极端间的电压大于开启电压Vth时,MOS管开启。当MOS管导通后,只要接入的正向电压存在时,MOS管就会维持导通。当接入的电压变为反向电压时,即输入电压端Vin+与电源负极相连,输入电压端Vin-与电源正极相连,此时MOS管的栅极端通过电阻R1与输入电压Vin+相连,由于不满足MOS管的开启条件,MOS管截止,输入电源不能对无源负载提供电能,从而达到了对电路的电源反接保护。
当输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的负载为有源负载,即输出电压端Vout+与有源负载的正极端相连,输出电压端Vout-与有源负载的负极端相连,外部接入反向电压时,假设初始时MOS管处于截止状态,Vin-的电势> Vin+的电势= Vout+的电势> Vout-的电势,比较器输出为高,驱动三极管Q2导通,从而使得mos管持续关断,实现了防反接。
当输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的负载为有源负载,外部没有电源接入时,有源负载通过电阻R3在输入电压端Vin-产生一个电势,且输入电压端Vin-的电势高于输出电压端Vout-的电势,电压比较器输出高电平,此时开关Q2导通,开关Q2导通后,将MOS管的栅极端与源极端的电压箝位在一个低电压值,所述电压值低于MOS管的开启电压Vth,因此MOS管处于关断状态。
当输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的负载为有源负载,输入接正向电源且输入电源的电压低于输出电压时,此时输入电压端Vin-的电势高于输出电压端Vout-的电势值,电压比较器输出高电平,所述高电平使开关Q2导通,开关Q2导通后,将MOS管栅极端与源极端的电压箝位在一个低电压值,所述电压值低于MOS管的开启电压Vth,因此MOS管处于关断状态,能防止有源负载与输入电源间的逆电流。
当输出电压端Vout+与输出电压端Vout-间的负载为有源负载,输入接正向电压且输入电源的电压高于输出电压时,此时输入电压端Vin-的电势低于输出电压端Vout-的电势值,电压比较器输出低电平,开关Q2处于截止状态,当MOS管的栅极端与源极端的电势差大于开启电压Vth时,MOS管导通,输入电源对有源负载进行充电作功;且稳压二极管D1能够将MOS管的栅极端与源极端的电势差箝位,避免MOS管承受较高的电压损坏。MOS管导通后,由于mos管的导通阻抗,在mos管的源极和漏极形成电势差,改电势差将维持比较器持续输出为低,从而使得三极管Q2截止,mos管继续导通。当将所述输入电源从电源输入端撤除时,此时MOS管依然导通,有源负载与电阻R3、MOS管间形成闭合回路,回路电流经电阻R3、MOS管流入到输出电压端Vout-;由于MOS管的导通电阻作用,MOS管漏极端的电势即为输入电压端Vin-,且输入电压端Vin-的电势高于输出电压端Vout-的电势,电压比较器输出高电平。当电压比较器输出高电平后,开关Q2就会导通,开关Q2导通后,会将MOS管的栅极端与源极端的电压箝位在较低的电压值,继而将MOS管关断,避免了有源负载对外放电。
由上可以得到,无论电路与有源负载或无源负载相连,均能够实现反接保护。MOS管的漏极端与电阻R3的一端相连,形成输入电压端Vin-,MOS管的源极端与电压比较器的反相端相连,形成输出电压端Vout-,即电压比较器的输入为MOS管的漏极端与源极端的电压,并根据MOS管的漏极端与源极端的电压控制MOS管的开启或关断;电压比较器的输出能够检测流过MOS管的电流方向,实现对MOS管漏极端与源极端电流方向的检测。
本实用新型采用MOS管防反接电路,正向导通电压低,阻抗低,功耗小;MOS管的源极端与电压比较器的反相端相连,MOS管的漏极端与电压比较器的同相端相连,用于检测电路的电流方向;由于输入电压端Vin+与输出电压端Vout+间等电位,因此通过比较输入电压端Vin-及输出电压端Vout-间的大小来控制电压比较器的输出;当电压比较器输出高电平时,有源负载的电压就大于与输入电压,开关Q2导通,使MOS管关断,防止电路的反接;当输入电压高于有源负载的电压时,MOS管能导通,开关Q2关断,MOS管维持导通状态;达到防反接的目的;结构简单,可以对有源负载进行防反接防逆流,安全可靠。