CN208674915U - 一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，属于充电电路技术领域，包括输入反极性保护电路、输出反极性保护电路，所述输入反极性保护电路的输出端与电池充电电路的充电输入接口连接，所述输出反极性保护电路的输入端与电池充电电路的充电输出接口连接，输入反极性保护电路包括输入正极、输入负极、电阻R1、R2、二极管D1、PNP三极管V2和N沟道场效应管V1，输出反极性保护电路包括光电耦合器N1、电阻R3、R4、N沟道场效应管V3、输出正极、输出负极，本实用新型给充电器的输入端和输出端加上反极性保护电路，能在充电器反接时保护充电器以及电池，具有结构简单、使用方便、安全性高、成本低廉的优点。

Description

一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及充电电路技术领域，具体为一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路。

背景技术

随着锂离子电池应用的迅速发展，由于锂离子电池的高比能量密度、体积小的特性，越来越多的电子产品开始使用锂离子电池进行供电。其中有不少产品采用了可更换的锂离子电池产品，例如有些随身听产品中就采用了可更换的 18650圆柱形锂离子电池，有些收音机产品中采用了可更换的方形锂离子电池。市场上也出现了不少针对标准圆柱形18650和26650类型锂离子电池的独立充电器产品，这类独立充电器产品有些采用了市场上的通用电源类产品作为输入电源使用，内部电路则以一个输入输出共地的BUCK降压电路为主要电路拓朴架构，通过将较高电压的输入电源(5V～15V)降压至合适的输出电压(2.0V～4.2V) 给锂离子电池充电。

但是市场上的充电器产品基本都不具备输入反极性保护与输出反极性保护。当输入电源的极性接反时，会直接损坏电池，甚至造成爆炸。

少数充电器也会采用一个二极管来防止输入电源的反接。但是二极管在正向导通工作状态下有一定的正向压降(0.3V～0.7V)，在充电电流较大时会产生较大热量，并使充电器的电源效率降低，能源利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，具备结构简单、使用方便、安全性高、成本低廉的优点，解决了现有充电器无输入反极性保护与输出反极性保护的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，包括输入反极性保护电路、输出反极性保护电路，所述输入反极性保护电路的输出端与电池充电电路的充电输入接口连接，所述输出反极性保护电路的输入端与电池充电电路的充电输出接口连接，输入反极性保护电路包括输入正极、输入负极、电阻R1、R2、二极管D1、PNP三极管V2 和N沟道场效应管V1；输出反极性保护电路包括光电耦合器N1、电阻R3、R4、 N沟道场效应管V3、输出正极、输出负极；输入正极与电阻R1的一端、电阻R3的一端及电池充电电路的充电输入端连接；电阻R1的另一端与二极管D1的正极、PNP三极管V2的基极以及电阻R2的一端连接；二极管D1的负极与PNP 三极管V2的射极及N沟道场效应管V1的栅极连接；输入负极与N沟道场效应管V1的漏极连接；N沟道场效应管V1的源极与PNP三极管V2的集电极、电阻 R2的另一端、N沟道场效应管V3的源极、光电耦合器N1内光驱动三极管的射极连接，它同时也是电池充电电路的共地端；电池充电电路的充电输出端与光电耦合器N1内的发光二极管的负极连接，同时也作为输出反极性保护电路的输出正极；光电耦合器N1内的发光二极管的正极与电阻R4的一端连接；电阻R4 的另一端与N沟道场效应管V3的漏极以及输出反极性保护电路的输出负极连接；N沟道场效应管V3的栅极与R3电阻的另一端以及光电耦合器N1内光驱动三极管的集电极连接。

优选的，所述二极管D1、电阻R2、PNP三极管V2可以省略，然后将电阻 R1直接与N沟道场效应管V1的栅极相连接。

优选的，所述电阻R3可以不与输入正极连接，而与其它正极电源直接相连接。

优选的，所述电阻R4与光电耦合器N1内的发光二极管的串联位置互换。

优选的，所述输入正极的电压为5V-20V。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型具有结构简单、使用方便、维护方便、成本低廉的优点。

2、本实用新型设置有输入反极性保护电路以及输出反极性保护电路，可以应用在充电器产品中，保护充电器产品避免因为输入电源反极性接入而损坏，也可以避免电池反极性接入充电时发生反向充电而导致安全性问题，具有安全性高的优点。

3、本实用新型在电路中的保护关断开关由于采用了场效应管，在正常工作时场效应管的导通阻抗很低，不会因此产生增加较多额外的功率损耗和产生许多热量，提高了充电器产品的可靠性以及能量利用率，也提高了用户使用的安全性。

附图说明

图1为本实用新型电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供的一种实施例：一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，包括输入反极性保护电路、输出反极性保护电路，所述输入反极性保护电路的输出端与电池充电电路的充电输入接口连接，所述输出反极性保护电路的输入端与电池充电电路的充电输出接口连接，输入反极性保护电路包括输入正极、输入负极、电阻R1、R2、二极管D1、PNP三极管V2和N 沟道场效应管V1；输出反极性保护电路包括光电耦合器N1、电阻R3、R4、N 沟道场效应管V3、输出正极、输出负极；输入正极与电阻R1的一端、电阻R3 的一端及电池充电电路的充电输入端连接；电阻R1的另一端与二极管D1的正极、PNP三极管V2的基极以及电阻R2的一端连接；二极管D1的负极与PNP三极管V2的射极及N沟道场效应管V1的栅极连接；输入负极与N沟道场效应管 V1的漏极连接；N沟道场效应管V1的源极与PNP三极管V2的集电极、电阻R2 的另一端、N沟道场效应管V3的源极、光电耦合器N1内光驱动三极管的射极连接，它同时也是电池充电电路的共地端；电池充电电路的充电输出端与光电耦合器N1内的发光二极管的负极连接，同时也作为输出反极性保护电路的输出正极；光电耦合器N1内的发光二极管的正极与电阻R4的一端连接；电阻R4 的另一端与N沟道场效应管V3的漏极以及输出反极性保护电路的输出负极连接；N沟道场效应管V3的栅极与R3电阻的另一端以及光电耦合器N1内光驱动三极管的集电极连接。

所述二极管D1、电阻R2、PNP三极管V2可以省略，然后将电阻R1直接与 N沟道场效应管V1的栅极相连接。

所述电阻R3可以不与输入正极连接，而与其它正极电源直接相连接。

所述电阻R4与光电耦合器N1内的发光二极管的串联位置互换。

所述输入正极的电压为5V-20V。

工作原理：本实用新型包括输入反极性保护电路、输出反极性保护电路，所述输入反极性保护电路的输出端与电池充电电路的充电输入接口连接，所述输出反极性保护电路的输入端与电池充电电路的充电输出接口连接，输入反极性保护电路包括输入正极、输入负极、电阻R1、R2、二极管D1、PNP三极管V2 和N沟道场效应管V1；输出反极性保护电路包括光电耦合器N1、电阻R3、R4、 N沟道场效应管V3、输出正极、输出负极；输入正极与电阻R1的一端、电阻 R3的一端及电池充电电路的充电输入端连接；电阻R1的另一端与二极管D1的正极、PNP三极管V2的基极以及电阻R2的一端连接；二极管D1的负极与PNP 三极管V2的射极及N沟道场效应管V1的栅极连接；输入负极与N沟道场效应管V1的漏极连接；N沟道场效应管V1的源极与PNP三极管V2的集电极、电阻 R2的另一端、N沟道场效应管V3的源极、光电耦合器N1内光驱动三极管的射极连接，它同时也是电池充电电路的共地端；电池充电电路的充电输出端与光电耦合器N1内的发光二极管的负极连接，同时也作为输出反极性保护电路的输出正极；光电耦合器N1内的发光二极管的正极与电阻R4的一端连接；电阻R4 的另一端与N沟道场效应管V3的漏极以及输出反极性保护电路的输出负极连接；N沟道场效应管V3的栅极与R3电阻的另一端以及光电耦合器N1内光驱动三极管的集电极连接。

电路中由电阻R1和电阻R2、N沟道场效应管V1、三极管V2、二极管D1 构成了输入防反接保护电路；其中电阻R1为N沟道场效应管V1提供正常工作时的驱动电压；二极管D1、三极管V2、电阻R2构成N沟道场效应管V1的加速关断电路。电路中由电阻R3和电阻R4、N沟道场效应管V3、光电耦合器N1构成了输出防反接保护电路；其中电阻R3给N沟道场效应管V3提供正常工作时的驱动电压；电阻R4和光电耦合器N1构成了输出反接时N沟道场效应管V3 关断电路。

保护电路的工作过程如下：

1、输入反极性保护电路的工作过程：当接入的输入电源极性正常时，输入电源通过电阻R1和二极管D1加到了N沟道场效应管V1的栅极，而三极管V2 的基极电压高于射极电压，三极管V2处于截止关断状态，因此N沟道场效应管V1的栅极与源极之间存在驱动电压，N沟道场效应管V1完全导通，输入电源可以正常接入电池充电电路进行工作；当输入电源移开或者是反极性接入时，N 沟道场效应管V1的栅极电荷经过三极管V2的射极流到基极并经过电阻R2流到共地端，三极管V2基极上流过的电流会使三极管V2处于放大工作状态，这时N沟道场效应管V1的栅极电荷经过三极管V2的射极加速流到接地的集电极，使N沟道场效应管V1的栅极与源极之间的结电容快速失去电荷，最后N沟道场效应管V1的栅极与源极之间电位相等，N沟道场效应管V1栅极失去了驱动电压，N沟道场效应管V1会处于截止关断状态。因此当输入电源反极性接入时，由于N沟道场效应管V1处于截止关断状态，而保护了电池充电电路不被损坏。

2、输出反极性保护电路的工作过程：当输出端接入的电池极性正常时，光电耦合器N1的发光二极管处于反向截止状态，不会发光，这时光电耦合器N1 的光驱动三极管会处于截止关断状态，充电器的输入正极电压经过R3电阻加到了N沟道场效应管V3的栅极，因此N沟道场效应管V3的栅极与源极之间存在驱动电压，N沟道场效应管V3完全导通，电池充电电路可以对接入的电池进行正常的充电；当输出端接入的电池是反极性接入时，这时接入的电池会通过电阻R4和光电耦合器N1的发光二极管放电，光电耦合器N1的发光二极管有电流流过并发光，这时光电耦合器N1的光驱动三极管会处于导通状态，N沟道场效应管V3的栅极电荷会被光电耦合器N1中光驱动三极管释放到地，使N沟道场效应管V3的栅极失去了驱动电压，N沟道场效应管V3处于截止关断状态，输出充电回路被切断，这时电池充电电路无法对接入的反极性电池进行充电，因此起到了输出端防反极性接入保护的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，包括输入反极性保护电路、输出反极性保护电路，其特征在于：所述输入反极性保护电路的输出端与电池充电电路的充电输入接口连接，所述输出反极性保护电路的输入端与电池充电电路的充电输出接口连接，输入反极性保护电路包括输入正极、输入负极、电阻R1、R2、二极管D1、PNP三极管V2和N沟道场效应管V1；输出反极性保护电路包括光电耦合器N1、电阻R3、R4、N沟道场效应管V3、输出正极、输出负极；输入正极与电阻R1的一端、电阻R3的一端及电池充电电路的充电输入端连接；电阻R1的另一端与二极管D1的正极、PNP三极管V2的基极以及电阻R2的一端连接；二极管D1的负极与PNP三极管V2的射极及N沟道场效应管V1的栅极连接；输入负极与N沟道场效应管V1的漏极连接；N沟道场效应管V1的源极与PNP三极管V2的集电极、电阻R2的另一端、N沟道场效应管V3的源极、光电耦合器N1内光驱动三极管的射极连接，它同时也是电池充电电路的共地端；电池充电电路的充电输出端与光电耦合器N1内的发光二极管的负极连接，同时也作为输出反极性保护电路的输出正极；光电耦合器N1内的发光二极管的正极与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与N沟道场效应管V3的漏极以及输出反极性保护电路的输出负极连接；N沟道场效应管V3的栅极与R3电阻的另一端以及光电耦合器N1内光驱动三极管的集电极连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，其特征在于：所述二极管D1、电阻R2、PNP三极管V2可以省略，然后将电阻R1直接与N沟道场效应管V1的栅极相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，其特征在于：所述电阻R3可以不与输入正极连接，而与其它正极电源直接相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，其特征在于：所述电阻R4与光电耦合器N1内的发光二极管的串联位置互换。

5.根据权利要求1所述的一种用于充电器的输入输出极性防反接保护电路，其特征在于：所述输入正极的电压为5V-20V。