CN208190254U - 电源防反接电路和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种电源防反接电路和电子设备。其中，该电源防反接电路可以包括：分别用于连接电源的正负极的两组电源端口，MOS管和电压调节单元；所述MOS管的漏极与其中一组电源端口相连，栅极与源极之间连接有所述电压调节单元；其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述MOS管被导通；在用于连接正极的电源端口与电源负极相连时，所述MOS管被截止。本实用新型提供的电源防反接电路和电子设备，一方面，可以防止电源因反接而烧坏电路；另一方面，利用MOS管导通压降较小的特性，可以减少电路的损耗并提高电路的稳定性。

Description

电源防反接电路和电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源防反接电路和电子设备。
背景技术
在使用外接直流电源对电子设备进行供电时，若电源接反，则极易烧坏电子设备内部的电路，对电子设备造成永久性的损坏。
在相关技术中，采用在电源输入端串联二极管作为电源防反接电路，利用二极管的单向导通性来防止因电源反接而烧坏电路。然而，二极管存在导通压降，当二极管正向导通时，将产生热量增大电路的损耗，降低了电路的效率；同时，产生的热量导致温度升高，降低了电路的稳定性和安全性。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种电源防反接电路和电子设备，可以在防止因电源反接烧坏电路的同时，较少电路中的损耗和产生的热量，从而提高电路的稳定性和安全性。
具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
根据本申请的第一方面，提出了一种电源防反接电路，包括：分别用于连接电源的正负极的两组电源端口，MOS管和电压调节单元；
所述MOS管的漏极与其中一组电源端口相连，栅极与源极之间连接有所述电压调节单元；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述MOS管被导通；在用于连接正极的电源端口与电源负极相连时，所述MOS管被截止。
可选的，所述MOS管为P沟道增强型MOS管，与所述P沟道增强型MOS管的漏极相连的电源端口为用于连接正极的电源端口，所述P沟道增强型MOS管的栅极接地；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述电压调节单元两端电压小于所述MOS管的导通阈值。
可选的，所述电压调节单元为第一电阻器。
可选的，所述MOS管的栅极通过第二电阻器接地。
可选的，所述MOS管的源极连接有第一滤波电路。
可选的，所述MOS管为N沟道增强型MOS管，与所述N沟道增强型MOS管的漏极相连的电源端口为用于连接负极的电源端口，所述N沟道增强型MOS管的栅极与用于连接正极的电源端口相连，源极接地；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述电压调节单元两端电压大于所述MOS管的导通阈值。
可选的，所述电压调节单元为第三电阻器。
可选的，所述MOS管的栅极通过第四电阻器与用于连接正极的电源端口相连。
可选的，用于连接正极的电源端口连接有第二滤波电路。
根据本申请的第二方面，提出了一种电子设备，所述电子设备包括如上述技术方案中任一项所述的电源防反接电路。
由以上技术方案可见，本申请将MOS管连接于电源端口并通过电压调节单元来调节MOS管栅极和源极之间的电压，使得在电源正接时MOS管导通以及在电源反接时MOS管截止。一方面，可以防止电源因反接而烧坏电路；另一方面，利用MOS管导通压降较小的特性，可以减少电路的损耗并提高电路的稳定性。
附图说明
图1是相关技术中防止电源反接的电路的示意图。
图2是本申请一示例性实施例示出的一种电源防反接电路的示意图。
图3是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
图4是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
图5是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
图6是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
图7是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
图8是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一电阻器也可以被称为第二电阻器，类似地，第二电阻器也可以被称为第一电阻器。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
请参见图1，图1是相关技术中防止电源反接的电路的示意图。如图1所示，相关技术中通过在电源输入端(外接直流电源CN的“接口1”和“接口2”为电源正极，“接口3”和“接口4”为电源负极；电路中用于与电源正极相连的电源端口为电源输入端)串联二极管来防止电源反接而烧坏电路；其中，二极管的正极与电源输入端相连。当电源正接(电源输入端与电源正极连接)时，二极管正向导通，电路正常工作；当电源反接(电源输入端与电源负极连接)时，二极管反向截止，电路断开。
然而，二极管存在导通压降(VF一般为0.3V-0.7V)，当二极管正向导通时，将产生热量增大电路的损耗(损耗的功率P＝VF×IIN，输入电流IIN越大，二极管造成的损耗越大)，降低了电路的效率和稳定性。同时，相关技术中通常采用多个二极管并联(图1中为二极管DD1和DD2并联)的方式来增大散热面积。但是，当该防反接电路应用于大电流的系统时，二极管的损耗问题尤为严重，大大降低了电路的效率，提高了成本。
因此，本申请通过对相关技术中的电源防反接电路予以改进，以解决相关技术中存在的上述技术问题。下面结合实施例进行详细说明。
请参见图2，图2是本申请一示例性实施例示出的一种电源防反接电路的示意图。如图2所示，该电源防反接电路可以包括分别用于连接电源的正负极的两组电源端口(图中仅示出其中与MOS管的漏极相连的端口A)，MOS管和电压调节单元；MOS管的漏极可与其中一组电源端口(即端口A，端口A可用于与电源正极连接，也可用于与电源负极连接)相连，栅极与源极之间连接有电压调节单元。其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连(即电源正接)时，该MOS管被导通；在用于连接正极的电源端口与电源负极相连(即电源反接)时，该MOS管被截止。可见，本申请将MOS管连接于电源端口并通过电压调节单元来调节MOS管栅极和源极之间的电压，使得在电源正接时MOS管导通以及在电源反接时MOS管截止。一方面，可以防止电源因反接而烧坏电路；另一方面，利用MOS管导通压降较小的特性，可以减少电路的损耗并提高电路的稳定性。
由于MOS管包括P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管，且两者应用于电路中的连接方式存在差异；为了便于理解，下面结合附图分别对本申请应用上述两种MOS管的技术方案进行详细描述。
1、P沟道增强型MOS管
请参见图3，图3是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。如图3所示，该电源防反接电路包括两组电源端口(电源端口10，用于连接正极；电源端口20，用于连接负极)，P沟道增强型MOS管QM1和电压调节单元30(连接于栅极和源极之间，用于调节栅极和源极之间的电压)；其中，P沟道增强型MOS管QM1的漏极与电源端口10连接，栅极接地。
基于上述电路中P沟道增强型MOS管的连接方式，当电源端口10与电源正极相连，电源端口20与电源负极相连时(即电源正接)，电压调节单元30调节栅极与源极之间的电压UGS(UGS＝VG-VS，即电压调节单元30两端电压)，使得电压调节单元30两端电压小于该P沟道增强型MOS管的导通阈值，即栅极电势VG小于源极电势VS且UGS小于该P沟道增强型MOS管QM1的导通阈值Vth1(此时满足P沟道增强型MOS管的导通条件)。那么，该P沟道增强型MOS管QM1导通，使得电路处于导通状态。当电源端口10与电源负极相连，电源端口20与电源正极相连时(即电源反接)，电压调节单元30调节栅极与源极之间的电压UGS，使得VG大于或等于VS(此时不满足P沟道增强型MOS管的导通条件)。那么，该P沟道增强型MOS管QM1不导通(QM1中处于漏极和源极之间的体二极管由于反向也不会导通)，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，P沟道增强型MOS管的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
具体的，在一实施例中，如图4所示，电压调节单元30可以为第一电阻器RD1。当电源正接(即图4示意的连接方式)时，UGS＝﹣DC_IN<0；同时，若UGS<Vth1(因此，该电路的电源DC_IN需满足“DC_IN>|Vth1|”的条件)，则QM1导通，使得电路处于导通状态。当电源反接时，UGS≥0，因此QM1不导通，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，QM1的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
在另一实施例中，如图5所示，在上述图4所示实施例的基础上(即电压调节单元30为第一电阻器RD1)，P沟道增强型MOS管QM1的栅极可以通过第二电阻器RD2接地，以用于进一步调节栅极与源极之间的电压UGS。其中，当电源正接(即图5中示意的连接方式)时，同时，若UGS＜Vth1(因此，该电路的电源DC_IN需满足 的条件)，则QM1导通，使得电路处于导通状态。当电源反接时，UGS≥0，因此QM1不导通，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，QM1的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
可见，图4-5示出的电源防反接电路仅通过一个P沟道增强型MOS管，便可防止因电源反接而烧坏后端的电路，成本较低。另外，在图4和图5所示的防反接电路中，P沟道增强型MOS管QM1的源极还可连接第一滤波电路40(图4未示出)，以用于减小脉动的直流电压中的交流成分。
2、N沟道增强型MOS管
请参见图6，图6是本申请一示例性实施例示出的另一种电源防反接电路的示意图。如图6所示，该电源防反接电路包括两组电源端口(电源端口10，用于连接正极；电源端口20，用于连接负极)，N沟道增强型MOS管QM2和电压调节单元30(连接于栅极和源极之间，用于调节栅极和源极之间的电压)；其中，N沟道增强型MOS管QM2的漏极与电源端口20连接，栅极与电源端口10相连，源极接地。
基于上述电路中N沟道增强型MOS管的连接方式，当电源端口10与电源正极相连，电源端口20与电源负极相连时(即电源正接)，电压调节单元30调节栅极与源极之间的电压Ugs(Ugs＝Vg–Vs，即电压调节单元两端电压)，使得电压调节单元30两端电压大于该N沟道增强型MOS管的导通阈值，即栅极电势Vg大于源极电势Vs且Ugs大于该N沟道增强型MOS管QM2的导通阈值Vth2(此时满足N沟道增强型MOS管的导通条件)。那么，该N沟道增强型MOS管QM2导通，使得电路处于导通状态。当电源端口10与电源负极相连，电源端口20与电源正极相连(即电源反接)时，电压调节单元30调节栅极与源极之间的电压Ugs，使得Vg小于或等于Vs(此时不满足N沟道增强型MOS管的导通条件)。那么，该N沟道增强型MOS管QM2不导通(QM2中处于漏极和源极之间的体二极管由于反向也不会导通)，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，N沟道增强型MOS管的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
具体的，在一实施例中，如图7所示，电压调节单元30可以为第三电阻器RD3。其中，当电源正接(即图7示意的连接方式)时，Ugs＝DC_IN>0；同时，若Ugs>Vth2(因此，该电路的电源DC_IN需满足“DC_IN>|Vth2|”的条件)，则QM2导通，使得电路处于导通状态。当电源反接时，Ugs≤0，因此QM2不导通，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，QM2的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
在另一实施例中，如图8所示，在上述图7所示实施例的基础上(即电压调节单元30为第三电阻器RD3)，N沟道增强型MOS管QM2的栅极可以通过第四电阻器RD4与电源端口10相连，以用于进一步调节栅极与源极之间的电压Ugs。其中，当电源正接(即图8示意的连接方式)时，同时，若Ugs＞Vth2(因此，该电路的电源DC_IN需满足 的条件)，则QM2导通，使得电路处于导通状态。当电源反接时，UGS≤0，因此QM2不导通，电路处于截止状态，可以防止因电源反接而烧坏后端的电路。同时，QM2的导通压降远小于二极管的导通压降，从而可以有效减少电路损耗。
可见，图7-8示出的电源防反接电路仅通过一个N沟道增强型MOS管，便可防止因电源反接而烧坏后端的电路，成本较低。类似的，在图7和图8所示的防反接电路中，电源端口10还可连接第二滤波电路50(图7未示出)，以用于减小脉动的直流电压中的交流成分。
需要说明的是，上述第一、二、三、四电阻器(RD1-RD4)中任一电阻器可以是可变电阻器，也可以是固定电阻器；同时，其阻值均可以根据实际情况灵活设定，本申请并不对此进行限制。
由以上技术方案可见，本申请将MOS管连接于电源端口并通过电压调节单元来调节MOS管栅极和源极之间的电压，使得在电源正接时MOS管导通以及在电源反接时MOS管截止。一方面，可以防止电源因反接而烧坏电路；另一方面，利用MOS管导通压降较小的特性，可以减少电路的损耗并提高电路的稳定性。
本申请还公开一种电子设备，该电子设备包括直流电源和上述任一实施例中的电源防反接电路。其中，直流电源的正极与该电路中用于连接正极的电源端口(即电源端口10)相连，直流电源的负极与该电路中用于连接负极的电源端口(即电源端口20)相连。那么，当直流电源与该电路正接时，该电路处于导通状态，电子设备启动；当直流电源与该电路反接时，该电路截止，电子设备不启动。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电源防反接电路，其特征在于，包括：分别用于连接电源的正负极的两组电源端口，MOS管和电压调节单元；
所述MOS管的漏极与其中一组电源端口相连，栅极与源极之间连接有所述电压调节单元；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述MOS管被导通；在用于连接正极的电源端口与电源负极相连时，所述MOS管被截止。
2.根据权利要求1所述的电源防反接电路，其特征在于，所述MOS管为P沟道增强型MOS管，与所述MOS管的漏极相连的电源端口为用于连接正极的电源端口，所述MOS管的栅极接地；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述电压调节单元两端电压小于所述MOS管的导通阈值。
3.根据权利要求2所述的电源防反接电路，其特征在于，所述电压调节单元为第一电阻器。
4.根据权利要求2所述的电源防反接电路，其特征在于，所述MOS管的栅极通过第二电阻器接地。
5.根据权利要求2所述的电源防反接电路，其特征在于，所述MOS管的源极连接有第一滤波电路。
6.根据权利要求1所述的电源防反接电路，其特征在于，所述MOS管为N沟道增强型MOS管，与所述MOS管的漏极相连的电源端口为用于连接负极的电源端口，所述MOS管的栅极与用于连接正极的电源端口相连，源极接地；
其中，在用于连接正极的电源端口与电源正极相连时，所述电压调节单元两端电压大于所述MOS管的导通阈值。
7.根据权利要求6所述的电源防反接电路，其特征在于，所述电压调节单元为第三电阻器。
8.根据权利要求6所述的电源防反接电路，其特征在于，所述MOS管的栅极通过第四电阻器与用于连接正极的电源端口相连。
9.根据权利要求6所述的电源防反接电路，其特征在于，用于连接正极的电源端口连接有第二滤波电路。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9中任一项所述的电源防反接电路。
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