CN206498325U - 无压降防反接电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无压降防反接电路，该无压降防反接电路包括一有源整流桥，连接于电源与负载之间，以使得不论电源如何连接均保证从该负载的第一电源输出端输出高电压而从该负载的第二电源输出端输出低电压，本实用新型可以实现直流电源不区分极性，无论电源接口如何连接，电子设备都可以正常工作，不会因电源接反造成设备永久性损坏的目的。

Description

无压降防反接电路

技术领域

本实用新型关于一种电路，特别是涉及一种无压降防反接电路。

背景技术

现有直流电源接口的正负极性一般都是固定的，操作人员一旦将电源极性接反将会导致电子设备工作不正常，甚至会导致电子设备永久性损坏。

为了解决这个问题，目前一般会在电源正极电路中增加一个反接二极管来预防电源极性接反造成的设备永久性损坏。由于二极管具有单向导电的特性，当电源极性接反时，反接二极管导通，电流将从电源的正极通过二极管直接流向负极，不会向电子设备内部线路供电。

然而，虽然这种防反接的方式可以在一定程度上避免电源极性反接对电子设备造成损坏，但是电源极性反接会在二极管中流过很大的电流，一旦通电时间过长，二极管会因为大电流导致自身温度的急剧升高，最终会导致反接二极管损坏。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种无压降防反接电路，以解决现有技术的反接二极管因电源极性接反导致损坏的问题。

为达上述及其它目的，本实用新型提出一种无压降防反接电路，该无压降防反接电路包括一有源整流桥，连接于电源与负载之间，以使得不论电源如何连接均保证从该负载的第一电源输出端输出高电压而从该负载的第二电源输出端输出低电压。

进一步地，该有源整流桥包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管，当该电源的第一电源输入端为正，第二电源输入端为负时，电流从电源正极经该第一MOS管流入该负载的第一电源输出端，然后从该负载的第二电源输出端流出，经该第三MOS管至该电源的第二电源输入端；当该第一电源输入端为负，第二电源输入端为正时，电流从电源正极经该第四MOS管流入该负载的第一电源输出端，然后从该负载的第二电源输出端流出，经该第二MOS管至该第一电源输入端。

进一步地，该第一MOS管与第四MOS管为PMOS管，该第二MOS管与第三MOS管为NMOS管。

进一步地，该第一电源输入端连接该第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极，该第二电源输入端连接该第四MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、该第一MOS管的栅极和该第二MOS管的栅极，该第一电源输出端连接该第一MOS管的源极和该第四MOS管的源极，该第二电源输出端连接该第二MOS管的源极和该第三MOS管的源极。

进一步地，每个MOS均内接保护二极管。

进一步地，该保护二极管为阴极接高电压端而阳极接低电压端。

进一步地，该PMOS管的保护二极管的阴极接该PMOS管的源极，阳极接该PMOS管的漏极，该NMOS管的保护二极管的阴极接该NMOS管的漏极，阳极接该NMOS管的源极。

进一步地，该NMOS管和PMOS的导通电阻小于50毫欧，且在导通时随着栅源电压成反比变化。

进一步地，当该第一电源输入端为电源正极，第二电源输入端为电源负极时，电源电压从电源正极经连接在第一MOS管的漏极和源极间的保护二极管连接至该第一MOS管的源极，该第一MOS管的栅极接电源负极，该第一MOS管的栅源反偏，从而第一MOS管形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经第三MOS管的栅极和源极，再经过连接在第三MOS管的源极和漏极间的保护二极管连接至电源负极。

进一步地，当该第一电源输入端为电源负极，第二电源输入端为电源正极时，电源电压从电源正极经连接在该第四MOS管的漏极和源极间的保护二极管连接至该第四MOS管的源极，而该第四MOS管的栅极接电源负极，第四MOS管的栅源反偏，从而该第四MOS管形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经该第二MOS管的栅极和源极，再经过连接在该第二MOS管的源极和漏极间的保护二极管连接至第一电源输入端即电源负极。

与现有技术相比，本实用新型一种无压降防反接电路通过利用有源整流桥连接于电源与电子设备间，可以实现直流电源不区分极性，无论电源接口如何连接，电子设备都可以正常工作，不会因电源接反造成设备永久性损坏，并同时实现电源通过此电路后无压降的给电子线路提供电源的功能。

附图说明

图1为本实用新型一种无压降防反接电路的电路示意图；

图2为本实用新型具体实施例电流流向示意图（一）；

图3为本实用新型具体实施例电流流向示意图（二）。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本实用新型一种无压降防反接电路的电路示意图。如图1所示，本实用新型一种无压降防反接电路，连接于电源与负载之间，该电源具有第一电源输入端、第二电源输入端，该负载具有第一电源输出端、第二电源输出端，该无压降防反接电路包括一有源整流桥10，以使得不论电源如何连接均保证从第一电源输出端输出高电压而从第二电源输出端输出低电压。

在本实用新型具体实施例中，有源整流桥10包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3以及第四MOS管Q4，其中第一MOS管Q1，第四MOS管Q4是PMOS管，Q2，Q3是NMOS管，当直流电源极性为上正下负（第一电源输入端为正，第二电源输入端为负）时，电流沿顺时针方向从电源正极经PMOS管Q1流入电子设备（负载）电源正端（第一电源输出端），然后从电子设备（负载）电源负端（第二电源输出端）流出，经NMOS管Q3至电源负极（第二电源输入端），如图2所示；当直流电源极性为上负下正（第一电源输入端为负，第二电源输入端为正）时，电流沿逆时针方向从电源正极经PMOS管Q4流入电子设备电源正端（第一电源输出端），然后从电子设备（负载）电源负端（第二电源输出端）流出，经NMOS管Q2至电源负极（第一电源输入端），如图3所示。本实用新型之无压降防反接电路不仅具有电源防反接的功能，由于MOS管正常工作的压降极小，所以可以同时实现电源无压降的功能。

具体地，每个PMOS管和NMOS管均内接保护二极管，保护二极管通常是阴极接高电压端而阳极接低电压端，即PMOS管的保护二极管的阴极接PMOS管的源极、保护二极管的阳极接PMOS管的漏极，NMOS管的保护二极管的阴极接NMOS管的漏极、保护二极管的阳极接NMOS管的源极，为保证压降足够小，NMOS管和PMOS的导通电阻必须很小，通常用作开关的MOS管导通时的电阻小于50毫欧，且在导通时随着栅源电压成反比变化。

第一电源输入端连接PMOS管Q1的漏极、NMOS管Q2的漏极、PMOS管Q3的栅极和NMOS管Q4的栅极，第二电源输入端连接PMOS管Q4的漏极、NMOS管Q3的漏极、PMOS管Q1的栅极和NMOS管Q2的栅极，第一电源输出端连接PMOS管Q1的源极和PMOS管Q4的源极，第二电源输出端连接NMOS管Q2的源极和NMOS管Q3的源极。

本实用新型的工作原理如下：

1）当电源极性上正下负时，即电源正极为第一电源输入端，电源负极为第二电源输入端时，电源电压从电源正极经连接在PMOS管Q1的漏极和源极间的二极管连接至PMOS管Q1的源极，而PMOS管Q1的栅极接第二电源输入端即电源负极，PMOS管Q1的栅源反偏，从而PMOS管Q1形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经NMOS管Q3的栅极和源极，再经过连接在NMOS管Q3的源极和漏极间的二极管连接至第二电源输入端即电源负极，NMOS管Q3的栅源正偏，从而NMOS管Q3的源漏间形成导通沟道，在第一电源输出端和第二输出端间连接负载，第一电源输出端接负载电源输入正端，第二输出端接负载电源输入负端，电流沿顺时针方向从电源正极经PMOS管Q1进入负载电源正端，经过负载后从负载电源负端流出，经NMOS管Q3流向电源负极，此时负载的电压比电源电压低。在电源形成环路状态下，由于Q1的栅极G连接到电源负极，Q1的源极S电压接近电源正极电压，满足V_G-V_S<0，且|V_GS|>|V_GS(th)|的导通条件，从而Q1导通；由于Q3的栅极G连接到电源正极，Q3的源极S电压接近电源负极电压，满足V_G-V_S>0，且|V_GS|>|V_GS(th)|的导通条件，从而Q3导通；当Q1，Q3完全导通后，接入电子设备的电压接近电源电压，从而实现电源电压无压降。

2）当电源极性上负下正时，即电源负极为第一电源输入端，电源正极为第二电源输入端时，电源电压从电源正极经连接在PMOS管Q4的漏极和源极间的二极管连接至PMOS管Q4的源极，而PMOS管Q4的栅极接第一电源输入端即电源负极，PMOS管Q4的栅源反偏，从而PMOS管Q4形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经NMOS管Q2的栅极和源极，再经过连接在NMOS管Q2的源极和漏极间的二极管连接至第一电源输入端即电源负极，NMOS管Q2的栅源正偏，从而NMOS管Q2的源漏间形成导通沟道，在第一电源输出端和第二输出端间连接负载，即第一电源输出端接负载电源输入正端，第二输出端接负载电源输入负端，电流沿逆时针方向从电源正极经PMOS管Q4和负载进入负载电源正端，经过负载后从负载电源负端流出，经NMOS管Q2流向电源负极，此时负载的电压比电源电压低。在电源形成环路状态下，由于Q4的栅极G连接到电源负极，Q4的源极S电压接近电源正极电压，满足V_G-V_S<0，且|V_GS|>|V_GS(th)|的导通条件，从而Q4导通；由于Q2的栅极G连接到电源正极，Q2的源极S电压接近电源负极电压，满足V_G-V_S>0，且|V_GS|>|V_GS(th)|的导通条件，从而Q2导通；当Q2，Q4完全导通后，接入电子设备的电压接近电源电压，从而实现电源电压无压降。

综上所述，本实用新型一种无压降防反接电路通过利用有源整流桥连接于电源与电子设备间，可以实现直流电源不区分极性，无论电源接口如何连接，电子设备都可以正常工作，不会因电源接反造成设备永久性损坏，并同时实现电源通过此电路后无压降的给电子线路提供电源的功能。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种无压降防反接电路，其特征在于：该无压降防反接电路包括一有源整流桥，连接于电源与负载之间，以使得不论电源如何连接均保证从该负载的第一电源输出端输出高电压而从该负载的第二电源输出端输出低电压。

2.如权利要求1所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该有源整流桥包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管，当该电源的第一电源输入端为正，第二电源输入端为负时，电流从电源正极经该第一MOS管流入该负载的第一电源输出端，然后从该负载的第二电源输出端流出，经该第三MOS管至该电源的第二电源输入端；当该第一电源输入端为负，第二电源输入端为正时，电流从电源正极经该第四MOS管流入该负载的第一电源输出端，然后从该负载的第二电源输出端流出，经该第二MOS管至该第一电源输入端。

3.如权利要求2所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该第一MOS管与第四MOS管为PMOS管，该第二MOS管与第三MOS管为NMOS管。

4.如权利要求3所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该第一电源输入端连接该第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极，该第二电源输入端连接该第四MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、该第一MOS管的栅极和该第二MOS管的栅极，该第一电源输出端连接该第一MOS管的源极和该第四MOS管的源极，该第二电源输出端连接该第二MOS管的源极和该第三MOS管的源极。

5.如权利要求4所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：每个MOS均内接保护二极管。

6.如权利要求5所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该保护二极管为阴极接高电压端而阳极接低电压端。

7.如权利要求6所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该PMOS管的保护二极管的阴极接该PMOS管的源极，阳极接该PMOS管的漏极，该NMOS管的保护二极管的阴极接该NMOS管的漏极，阳极接该NMOS管的源极。

8.如权利要求6所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：该NMOS管和PMOS管的导通电阻小于50毫欧，且在导通时随着栅源电压成反比变化。

9.如权利要求6所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：当该第一电源输入端为电源正极，第二电源输入端为电源负极时，电源电压从电源正极经连接在第一MOS管的漏极和源极间的保护二极管连接至该第一MOS管的源极，该第一MOS管的栅极接电源负极，该第一MOS管的栅源反偏，从而第一MOS管形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经第三MOS管的栅极和源极，再经过连接在第三MOS管的源极和漏极间的保护二极管连接至电源负极。

10.如权利要求9所述的一种无压降防反接电路，其特征在于：当该第一电源输入端为电源负极，第二电源输入端为电源正极时，电源电压从电源正极经连接在该第四MOS管的漏极和源极间的保护二极管连接至该第四MOS管的源极，而该第四MOS管的栅极接电源负极，第四MOS管的栅源反偏，从而该第四MOS管形成导通沟道，同时电源电压从电源正极经该第二MOS管的栅极和源极，再经过连接在该第二MOS管的源极和漏极间的保护二极管连接至第一电源输入端即电源负极。