CN201898330U - 一种防反接电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种防反接电路。其包括MOS管;还包括并联在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;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。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;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防逆流,安全可靠。

Description

一种防反接电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电路结构,尤其是一种防反接电路。
背景技术
[0002] 目前,常见的防反接的电路多采用以下两种方式:1、利用二极管的单向导通特性 实现电路的防反接;所述防反接的方法由于二极管的正向导通压降比较大,在流过二极管 的电流比较大时,电路损耗的能量比较大,另外能承受正向导通电流大的二极管制造工艺 难度大,成本高,可靠性等方面亦存在缺陷。2、利用MOS管的开关特性实现电路的防反接, 通过门极电压控制MOS管的导通及关断,以实现电路的防反接功能,如图1所示。
[0003] 图1中,所述防反接电路虽然可以降低电路的通态阻抗,亦可以实现防反接的作 用,但是该电路只针对输出端接无源负载的情况;当电路的输出端接有源负载(如电池)时, 电路的输入端电压将MOS管导通后,MOS管在有源负载的作用下就不能实现关断,与不加防 反接电路无异,不能起到防反接的作用,亦不能起到防逆流的作用。所述防反接电路不能达 到防反接的目的是因为:M0S管的导通关断不仅受输入电压的控制,而且还受输出端电压 的控制;当去除输入端的输入电压时,输出端的有源负载同样可以实现MOS管的导通。
发明内容
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 所述开关Q2包括三极管。所述MOS管的栅极端与电阻Rl的一端相连,所述电阻 Rl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Rl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-。
[0007] 所述电阻Rl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Rl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-。
[0008] 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Dl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。
[0009] 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。
[0010] 所述MOS管为NMOS管。所述开关Q2为NPN型三极管。
[0011] 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。
附图说明
[0012] 图1为现有防反接电路的结构示意图。
[0013] 图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0014] 下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0015] 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Dl。
[0016] 如图2所示:所述MOS管的栅极端与电阻Rl相连,电阻Rl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Ql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。
[0017] 所述MOS管的栅极端与源极端间还设有稳压二极管Dl与电阻R2,所述稳压二极 管Dl的阳极端与MOS管的源极端相连,稳压二极管Dl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Rl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Rl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。
[0018] 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。
[0019] 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Rl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Rl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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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Dl 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。
[0024] 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。 [0025] 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。

Claims (8)

1. 一种防反接电路,包括MOS管;其特征是: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。
2.根据权利要求1所述的一种防反接电路,其特征是:所述开关Q2包括三极管。
3.根据权利要求1所述的一种防反接电路,其特征是:所述MOS管的栅极端与电阻Rl 的一端相连,所述电阻Rl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Ri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-。
4.根据权利要求3所述的一种防反接电路,其特征是:所述电阻Rl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Rl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-。
5.根据权利要求1所述的一种防反接电路,其特征是: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Dl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。
6.根据权利要求1所述的一种防反接电路,其特征是: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。
7.根据权利要求1所述的一种防反接电路,其特征是:所述MOS管为NMOS管。
8.根据权利要求2所述的一种防反接电路,其特征是:所述开关Q2为NPN型三极管。
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