CN209072054U - 一种低压大电流防反灌电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低压大电流防反灌电路，其电性连接于一输入电路和一输出电路之间。本实用新型采用低导通电阻的功率MOSFET代替二极管应用，由于功率MOSFET的导通电阻很小，即使在流过很大的电流时其导通压降也很小，从而使得改进后的电路具有导通损耗低、输出压降小的优势；同时，本实用新型通过功率MOSFET截止时其体二极管亦截止的特性来防止反向电流的流入，从而使本新型的电路具有防反灌特性，可有效提高负载稳定度，改善电路工作效率。

Description

一种低压大电流防反灌电路

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种低压大电流防反灌电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，尤其是大规模集成电路的应用，更是向着低压大电流的方向发展。在现代电力电子技术中，广泛地应用于低压大电流的充电技术，电机负载供电，涉及热插拔，整流及直流隔离等应用领域。

随着工作电流的加大，二极管的导通压降成为制约整机效率及负载稳定度提高的主要瓶颈之一。一般大电流整流二极管的导通压降约在0.5～0.7V以上，使用时不用增加额外的控制电路，电路简单，方便实现。其缺点是肖特基二极管的导通压降较大，从而造成效率降低，损耗增加，输出压降增加，负载稳定度超标等。从而采用低导通电阻的功率功率MOSFET代替二极管应用。功率MOSFET的导通阻抗很小，即使流过很大的电流其压降也很小，有利于效率，损耗，输出压降及负载稳定度的提升。

申请号201610977173.8的中国专利公开了一种防反接及电流反灌电路，包括电压输入端、电压输出端、控制电路、开关电路和输出电路，其通过控制电路提供第一及第二控制信号来控制开关电路导通或者截止，进而控制输出电路是否提供电压给后端电路，以满足大功率电源需求的同时降低成本且能及时关断电路，以防止电源接反或者电流反灌对电源及后端电路造成损坏，但是其缺点是需要增加额外的控制电路，电路较为复杂，不利于实现。

申请号201520922621.5的中国专利公开了一种防反灌保护电路，包括参考电压提供电路、电压比较电路及防反灌电路，所述电压比较电路包括电流检测电阻，该专利解决了现有技术中采用二极管实现防反灌时功耗大及散热困难的问题，但是其缺点是引入了电流检测电阻的能耗，不利于整体损耗的降低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种低压大电流防反灌电路，采用低导通电阻的功率MOSFET代替二极管应用，使得改进后的电路具有防反灌特性，且导通损耗低，输出压降小，能有效提高工作效率及负载稳定度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种低压大电流防反灌电路，其电性连接于一输入电路和一输出电路之间，所述输入电路的输出端分别连接第三电阻的一端、第一电容的一端、第二功率MOSFET的漏极、第一电阻的一端、第二电容的一端、第六电阻的一端和第三功率MOSFET的源极；所述第三电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第一功率MOSFET的栅极、第二功率MOSFET的栅极、第一三极管的集电极；所述第一电容的另一端连接第四电阻的一端；所述第二功率MOSFET的源极连接所述第一功率MOSFET的源极、所述第一电阻的另一端、第七电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述第二功率MOSFET的源极、所述第一功率MOSFET的源极、所述第七电阻的一端；所述第六电阻的另一端连接第一三极管的发射极；所述第七电阻的另一端连接所述第三功率MOSFET的栅极；

电源VCC分别连接所述第五电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、第二电阻的一端、所述第二电容的另一端、第八电阻的一端；所述第二电阻的另一端连接所述第一功率MOSFET的漏极；所述第八电阻的另一端连接所述第一三极管的基极、第二三极管的发射极、第二三极管的基极，所述第一三极管的基极连接所述第二三极管的基极；

所述输出电路的输入端分别连接所述第三功率MOSFET的漏极、第二三极管的集电极。

优选地，所述第一功率MOSFET为P沟道功率MOSFET，所述第二功率MOSFET为N沟道功率MOSFET，所述第三功率MOSFET为具有低导通电阻的N沟道功率MOSFET。

进一步地，所述第三功率MOSFET的导通电阻的范围为0.3毫欧～1.6毫欧。

优选地，所述第一三极管、第二三极管均为NPN三极管。

优选地，所述第三功率MOSFET导通时，其导通压降等于所述第三功率MOSFET的导通电阻乘以通过所述第三功率MOSFET的电流。

优选地，所述第三功率MOSFET截止时，所述第三功率MOSFET的体二极管亦截止，防止反向电流流入。

优选地，所述输入电路的输出端负极连接所述第三功率MOSFET的源极，所述输出电路的输入端正极连接所述第三功率MOSFET的漏极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用低导通电阻的功率MOSFET代替二极管应用，由于功率MOSFET的导通电阻很小，即使在流过很大的电流时其导通压降也很小，从而使得改进后的电路具有导通损耗低、输出压降小的优势；本实用新型通过功率MOSFET截止时其体二极管亦截止的特性来防止反向电流的流入，从而使本新型的电路具有防反灌特性，可有效提高负载稳定度，改善电路工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种低压大电流防反灌电路，其电性连接于一输入电路和一输出电路之间，所述输入电路的输出端分别连接第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端、第二功率MOSFET Q2的漏极、第一电阻R1的一端、第二电容C2的一端、第六电阻R6的一端和第三功率MOSFET Q3的源极；所述第三电阻R3的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第一功率MOSFET Q1的栅极、第二功率MOSFET Q2的栅极、第一三极管VT1的集电极；所述第一电容C1的另一端连接第四电阻R4的一端；所述第二功率MOSFET Q2的源极连接所述第一功率MOSFET Q1的源极、所述第一电阻R1的另一端、第七电阻R7的一端；所述第一电阻R1的另一端连接所述第二功率MOSFET Q2的源极、所述第一功率MOSFET Q1的源极、所述第七电阻R7的一端；所述第六电阻R6的另一端连接第一三极管VT1的发射极；所述第七电阻R7的另一端连接所述第三功率MOSFET Q3的栅极。电源VCC分别连接所述第五电阻R5的另一端、所述第四电阻R4的另一端、第二电阻R2的一端、所述第二电容C2的另一端、第八电阻R8的一端；所述第二电阻R2的另一端连接所述第一功率MOSFET Q1的漏极；所述第八电阻R8的另一端连接所述第一三极管VT1的基极、第二三极管VT2的发射极、第二三极管VT2的基极，所述第一三极管VT1的基极连接所述第二三极管VT2的基极。所述输出电路的输入端分别连接所述第三功率MOSFET Q3的漏极、第二三极管VT2的集电极。

具体地，所述第一功率MOSFET Q1为P沟道功率MOSFET，所述第二功率MOSFET Q2为N沟道功率MOSFET，所述第三功率MOSFET Q3为具有低导通电阻的N沟道功率MOSFET。

进一步地，所述第三功率MOSFET Q3的导通电阻的范围为0.3毫欧～1.6毫欧。

具体地，所述第一三极管VT1、第二三极管VT2均为NPN三极管。

具体地，所述输入电路的输出端负极连接所述第三功率MOSFET Q3的源极，所述输出电路的输入端正极连接所述第三功率MOSFET Q3的漏极。

本实用新型的工作原理是：所述输入电路的输出端电压OUT1大于所述输出电路的输入端电压OUT时，第一三极管VT1的发射极电压高于第二三极管VT2的集电极电压，则第二三极管VT2的集电结正向偏置，第二三极管VT2导通，将第一三极管VT1的基极电位拉低，此时第一三极管VT1截止。第一功率MOSFET Q1通过第五电阻R5导通，第二功率MOSFET Q2截止，那么电源VCC通过电阻第二电阻R2、第一功率MOSFET Q1、第七电阻R7将第三功率MOSFETQ3的栅极置为高电平，第三功率MOSFET Q3导通；此时第三功率MOSFET Q3的导通压降等于第三功率MOSFET Q3的导通电阻乘以通过的电流。

具体地，若第三功率MOSFET Q3的导通电阻为0.3毫欧，经过的电流为200安，则第三功率MOSFET Q3的导通压降为0.3×10^-3Ω×200A＝0.06V，导通损耗为0.06V×200A＝12W。现有的使用二极管的情况中，由于二极管的导通压降为0.5V～0.7V，因此导通损耗为0.7V×200A＝140W。由此可见，相对于现有的采用二极管的情况而言，本实用新型中采用功率MOSFET的改进电路的导通压降及导通损耗明显减小。

所述输入电路的输出端电压OUT1小于所述输出电路的输入端电压OUT时，第二三极管VT2的集电结反向偏置，第二三极管VT2截止，第一三极管VT1的发射结正向偏置，第一三极管VT1导通，则通过第一三极管VT1的集电极将第一功率MOSFET Q1的栅极置为高电平，第一功率MOSFET Q1截止，第二功率MOSFET Q2导通，第三功率MOSFET Q3的栅极通过第七电阻R7、第二功率MOSFET Q2、第一电阻R1置为低电平，第三功率MOSFET Q3截止，同时第三功率MOSFET Q3体二极管的PN结反向偏置，所述第三功率MOSFET的体二极管也截止，从而使得在OUT1小于OUT时反向电流不能流入，防止了电流反灌。

本实用新型采用低导通电阻的功率MOSFET代替现有的二极管应用，由于功率MOSFET的导通电阻很小，即使在流过很大的电流时其导通压降也很小，从而使得改进后的电路具有导通损耗低、输出压降小的优势；同时，本实用新型通过功率MOSFET截止时其体二极管亦截止的特性来防止反向电流的流入，从而使本新型的电路具有防反灌特性，可有效提高负载稳定度，改善电路工作效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种低压大电流防反灌电路，其电性连接于一输入电路和一输出电路之间，其特征在于，所述输入电路的输出端分别连接第三电阻的一端、第一电容的一端、第二功率MOSFET的漏极、第一电阻的一端、第二电容的一端、第六电阻的一端和第三功率MOSFET的源极；所述第三电阻的另一端分别连接第五电阻的一端、第一功率MOSFET的栅极、第二功率MOSFET的栅极、第一三极管的集电极；所述第一电容的另一端连接第四电阻的一端；所述第二功率MOSFET的源极连接所述第一功率MOSFET的源极、所述第一电阻的另一端、第七电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述第二功率MOSFET的源极、所述第一功率MOSFET的源极、所述第七电阻的一端；所述第六电阻的另一端连接第一三极管的发射极；所述第七电阻的另一端连接所述第三功率MOSFET的栅极；

电源VCC分别连接所述第五电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、第二电阻的一端、所述第二电容的另一端、第八电阻的一端；所述第二电阻的另一端连接所述第一功率MOSFET的漏极；所述第八电阻的另一端连接所述第一三极管的基极、第二三极管的发射极、第二三极管的基极，所述第一三极管的基极连接所述第二三极管的基极；

所述输出电路的输入端分别连接所述第三功率MOSFET的漏极、第二三极管的集电极。

2.根据权利要求1所述的一种低压大电流防反灌电路，其特征在于，所述第一功率MOSFET为P沟道功率MOSFET，所述第二功率MOSFET为N沟道功率MOSFET，所述第三功率MOSFET为具有低导通电阻的N沟道功率MOSFET。

3.根据权利要求1所述的一种低压大电流防反灌电路，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管均为NPN三极管。

4.根据权利要求1所述的一种低压大电流防反灌电路，其特征在于，所述第三功率MOSFET导通时，其导通压降等于所述第三功率MOSFET的导通电阻乘以通过所述第三功率MOSFET的电流。

5.根据权利要求1所述的一种低压大电流防反灌电路，其特征在于，所述第三功率MOSFET截止时，所述第三功率MOSFET的体二极管亦截止，防止反向电流流入。

6.根据权利要求1所述的一种低压大电流防反灌电路，其特征在于，所述输入电路的输出端负极连接所述第三功率MOSFET的源极，所述输出电路的输入端正极连接所述第三功率MOSFET的漏极。