CN209994111U - 电源防反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电源防反接保护电路，包括：控制芯片、第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容；控制芯片，当接收到电源电压信号时打开，并在打开后，控制芯片的第一端输出第一电压信号，第二端输入第二电压信号；第三端输出第三电压信号；通过将第一电压信号与第二电压信号进行比较，根据比较结果，对第一场效应管的打开和关断进行控制；第一场效应管，当第二电压信号与第一电压信号的差值大于预设阈值时，第一场效应管导通；当差值大于预设阈值的负值时，第一场效应管关断；第一电容与第一电阻，滤除第一场效应管打开时的尖峰的电流电压；第二电容进行旁滤滤波。由此，保证了场效应管的使用的安全性，降低了成本。

Description

电源防反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种电源防反接保护电路。

背景技术

汽车对于防电源反接保护有强制要求，目的是为了预防正负端接烧毁电源，更严重的会引起火灾。

目前防电源反接的方法主要有以下几种：

第一种，参见图1，图1为现有技术一的电源防反接电路结构图。在图1中，采用第一二极管或者PMOSFET串联到电源正极。但是由于车规第一二极管的过流能力有限，并且随着电流变化电压波动比较大。

第二种，参见图2，图2为现有技术二的电源防反接电路结构图。在图2中，通过采用PMOSFET串联到电源正极，以防止电源反接。因PMOSFET的价钱比较贵，并且PMOSFET的RON(导通电阻)比较大，随着电流的增加消耗的电能也随着增加，消耗的能量用于转换成热量，而整个热量和能耗的损失都是电子系统不愿意看到的。

第三种，参见图3，图3为现有技术三的电源防反接电路结构图。在图3中，采用NMOSFET接到电源负极，用正极电源打开NMOSFET。因NMOSFET的价钱相对PMOSFET来说比较低，并且RON(导通电阻)比较小，相对PMOSFET是比较好的，但是放到电源的负端，那会将电源后端系统的GND抬高，与电源不是一个标准的GND平面(GND平面形象的比喻海拔的海平面)，这个问题导致系统间通讯的判定电平会变化，这也是电子系统不愿意看到的。

第四种，参见图4，图4为现有技术四的电源防反接电路结构图。在图4中，采用PMOSFET反接到电源正极，添加自举电路来打开PMOSFET。采用NMOSFET放到正极，但是NMOSFET需要保证G极的电压高于S极才能是NMOSFET导通，所以需要升压，而目前的自举电路需要控制端控制对GND的NMOSFET管的开关，这样才能产生升压电路，最终G极的电压高于S极，使得NMOSFET导通，而这个自举电路需要一个控制芯片去控制开关，电路搭建器件比较多，并且升压受控制端的占空比控制，如果控制不好，电路自举则会有风险。

因此，急需一种更经济稳定的电源防反接保护电路。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种电源防反接保护电路，以解决现有技术中存在的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种电源防反接保护电路，所述电源防反接保护电路包括：控制芯片、第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容；

所述控制芯片的第一端与所述第一场效应管的漏极、第一电阻的第一端、第二电阻的第一端相连接，所述控制芯片的第二端与所述第一场效应管的源极、第一电容的第一端、电源相连接，所述控制芯片的第三端与所述第一场效应管的栅极相连接，所述控制芯片的第四端与第二电容的第一端、控制芯片的第七端相连接，所述控制芯片的第六端与所述第二电容的第二端、第二电阻的第二端相连接；所述第一电容的第二端与第一电阻的第二端相连接；

所述控制芯片，当接收到电源电压信号时打开，并在打开后，所述控制芯片的第一端输出第一电压信号，并将所述第一电压信号输入给所述第一场效应管的漏极；所述控制芯片的第二端输入第二电压信号，并将所述第二电压信号输入给所述第一场效应管的源极；所述控制芯片的第三端输出第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述第一场效应管的栅极；通过将所述第一电压信号与所述第二电压信号进行比较，根据比较结果，对所述第一场效应管的打开和关断进行控制；

所述第一场效应管，当所述第二电压信号与所述第一电压信号的差值大于预设阈值时，所述第一场效应管导通；当所述第二电压信号与所述第一电压信号的差值大于预设阈值的负值时，所述第一场效应管关断；

所述第一电容与所述第一电阻，滤除所述第一场效应管打开时的尖峰的电流电压；

所述第二电容进行旁滤滤波。

在一种可能的实现方式中，所述电源防反接保护电路还包括静电保护电路；

所述静电保护电路并联在电源与接地线之间，对电源上的静电电压进行释放，并将所述电源上的输入电压信号经过静电电压释放后，转化为电源电压信号。

在一种可能的实现方式中，所述静电保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第三电容；

所述第一二极管的正极与电源、第二二极管的正极、第三电容的第一端相连接，所述第一二极管的负极与第三二极管的正极、第四二极管的正极相连接；所述第二二极管的负极与接电线、第三二极管的负极、第四二极管的负极、第三电容相连接。

在一种可能的实现方式中，所述电源防反接保护电路还包括第五二极管；

所述第五二极管的第一端接地，所述第五二极管的第二端与所述控制芯片的第四端、第二电容的第二端相连接。

在一种可能的实现方式中，所述控制芯片包括比较器、运算放大器、电荷泵、第二场效应管和第六二极管；

所述比较器的第一输入端为所述控制芯片的第一端，所述比较器的第一输入端与所述运算放大器的第二输入端、所述第一场效应管的漏极相连接，所述比较器的第二输入端为所述控制芯片的第二端，所述比较器的第二输入端与所述运算放大器的第一输入端、所述第二场效应管的漏极、所述第六二极管的正极、所述第一场效应管的源极相连接；所述比较器的输出端与所述第二场效应管的栅极相连接；所述运算放大器的输出端为所述控制芯片的第三端、所述运算放大器的输出端与第二场效应管的源极、第六二极管的负极所述第一场效应管的栅极相连接。

在一种可能的实现方式中，所述控制芯片还包括：第一电源和第二电源；

所述第一电源的第一端与所述比较器的第二输入端相连接，所述第一电源的第二端与所述运算放大器的第一输入端、所述第二场效应管的漏极、所述第六二极管的正极、所述第一场效应管的源极相连接；

所述第二电源的第一端与所述运算放大器的第二输入端相连接，所述第二电源的第二端与所述比较器的第一输入端、所述第一场效应管的漏极相连接。

通过应用本实用新型提供的电源防反接保护电路，保证了场效应管的使用的安全性，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术一的电源防反接电路结构图；

图2为现有技术二的电源防反接电路结构图；

图3为现有技术三的电源防反接电路结构图；

图4为现有技术四的电源防反接电路结构图；

图5为本实用新型提供电源防反接保护电路结构图；

图6为本实用新型提供的电源防反接保护电路中的控制芯片的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图5为本实用新型提供电源防反接保护电路结构图。如图5所示，该电源防反接保护电路包括：控制芯片U1、第一场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2第一二极管D1；

控制芯片U1的第一端与第一场效应管Q1的漏极、第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端相连接，控制芯片U1的第二端与第一场效应管Q1的源极、第一电容C1的第一端、电源相连接，控制芯片U1的第三端与第一场效应管Q1的栅极相连接，控制芯片U1的第四端与第二电容C2的第一端、控制芯片U1的第七端相连接，控制芯片U1的第六端与第二电容C2的第二端、第二电阻R2的第二端相连接；第一电容C1的第二端与第一电阻R1的第二端相连接；

控制芯片U1，当接收到电源电压信号时打开，并在打开后，控制芯片U1的第一端输出第一电压信号，并将第一电压信号输入给第一场效应管Q1的漏极；控制芯片U1的第二端输入第二电压信号，并将第二电压信号输入给第一场效应管Q1的源极；控制芯片U1的第三端输出第三电压信号，并将第三电压信号输入至第一场效应管Q1的栅极；通过将第一电压信号与第二电压信号进行比较，根据比较结果，对第一场效应管Q1的打开和关断进行控制；

第一场效应管Q1，当第二电压信号与第一电压信号的差值大于预设阈值时，第一场效应管Q1导通；当第二电压信号与第一电压信号的差值大于预设阈值的负值时，第一场效应管Q1关断；

第一电容C1与第一电阻R1，滤除第一场效应管Q1打开时的尖峰的电流电压；

第二电容C2进行旁滤滤波。

其中，第一电容C1与第一电阻R1起到去掉第一场效应管Q1打开瞬间的尖峰的电流电压。例如，往插座里面插用电设备，有时候会看到电火花，RC串联就是去掉这个电火花的。

进一步的，图6为本实用新型提供的电源防反接保护电路中的控制芯片U1的结构图。如图6所示，控制芯片U1包括比较器U11、运算放大器U12、电荷泵、第二场效应管Q2和第六二极管D6；

比较器U11的第一输入端为控制芯片U1的第一端，比较器U11的第一输入端与运算放大器U12的第二输入端、第一场效应管Q1的漏极相连接，比较器U11的第二输入端为控制芯片U1的第二端，比较器U11的第二输入端与运算放大器U12的第一输入端、第二场效应管Q2的漏极、第六二极管D6的正极、第一场效应管Q1的源极相连接；比较器U11的输出端与第二场效应管Q2的栅极相连接；运算放大器U12的输出端为控制芯片U1的第三端、运算放大器U12的输出端与第二场效应管Q2的源极、第六二极管D6的负极第一场效应管Q1的栅极相连接。

其中，控制芯片U1还包括：第一电源和第二电源；

第一电源的第一端与比较器U11的第二输入端相连接，第一电源的第二端与运算放大器U12的第一输入端、第二场效应管Q2的漏极、第六二极管D6的正极、第一场效应管Q1的源极相连接；

第二电源的第一端与运算放大器U12的第二输入端相连接，第二电源的第二端与比较器U11的第一输入端、第一场效应管Q1的漏极相连接。

进一步的，电源防反接保护电路还包括静电保护电路；

静电保护电路并联在电源与接地线之间，对电源上的静电电压进行释放，并将电源上的输入电压信号经过静电电压释放后，转化为电源电压信号。

其中，静电保护电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第三电容；

第一二极管D1的正极与电源、第二二极管D2的正极、第三电容的第一端相连接，第一二极管D1的负极与第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极相连接；第二二极管D2的负极与接电线、第三二极管D3的负极、第四二极管D4的负极、第三电容相连接。

其中，第三电容的作用是滤波。

进一步的，电源防反接保护电路还包括第五二极管D5；

第五二极管D5的第一端接地，第五二极管D5的第二端与控制芯片U1的第四端、第二电容C2的第二端相连接。

其中，第五二极管D5的作用就是防止电源输入反接(GI_GND接到VCC(如12V)上，VBAT接到GND(如12V电源的地))保证了第一场效应管Q1的第一端的供电不会通，因为所有的信号都是从电源流向GND，当构不成闭合回路，那就不能工作，保护了后级电路不会被烧毁东西。

其中，第一场效应管Q1为N沟道金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。

第一电源和第二电源可以为电池，比如电压为25mv的电池。

下面，结合图5和图6，对本申请的电源防反接保护电路的工作过程进行说明：

其中，在图5中，第一场效应管Q11处的电压为第三电压信号，2处的电压为第一电压信号，3处的电压为第二电压信号。在图6中，第一电压信号为OUT处的电压信号，第二电压信号为IN处的电压信号，第三电压信号为GATE处的电压信号。

当负载电流在第一场效应管Q1上的3与2处的电压差值超过25mV电压时，第一场效应管Q1的栅极拉高，第一场效应管Q1打开。即第二电压信号大于第一电压信号时，第一场效应管Q1打开。

具体的，将运算放大器U12的第一输入端的电压(即第二电压信号)与第二输入端的电压(即第一电压信号)加上第二电源产生的电压(25mv)当第二输入电压进行比较，当第一输入端的电压大于第二输入端的电压时，将运算放大器U12的第一输入端的电压与第二输入端的电压的差值进行放大，GATE引脚被拉高，第一场效应管Q1被打开。

当负载电流很小时，第一场效应管Q1的3与2处保持25mV。

当第一场效应管Q1的3与2处的电压差超过-25mV时，则控制芯片U1的第一端连接至第三端，从而第一场效应管Q1关断。

具体的，将比较器U11的第二输入端的电压(即第二电压信号)加上第一电源产生的电压(25mv)，与第一输入端的电压(即第一电压信号)进行比较，当第一电压信号大于第二电压信号+25mv时，比较器U11输出高电平信号，第二场效应管Q2的栅极变高，第二场效应管Q2导通，第二场效应管Q2的源极和漏极的电压基本一致，则第一场效应管Q1的栅极和源极的电压也基本一致，则第一场效应管Q1关断。此时，第一场效应管Q1的3到2之间电流不能通过，但是可以通过寄生二极管D5，通过小的电流。

通过应用本实用新型提供的电源防反接保护电路，保证了场效应管的使用的安全性，降低了成本。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电源防反接保护电路，其特征在于，所述电源防反接保护电路包括：控制芯片、第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容；

所述控制芯片的第一端与所述第一场效应管的漏极、第一电阻的第一端、第二电阻的第一端相连接，所述控制芯片的第二端与所述第一场效应管的源极、第一电容的第一端、电源相连接，所述控制芯片的第三端与所述第一场效应管的栅极相连接，所述控制芯片的第四端与第二电容的第一端、控制芯片的第七端相连接，所述控制芯片的第六端与所述第二电容的第二端、第二电阻的第二端相连接；所述第一电容的第二端与第一电阻的第二端相连接；

所述控制芯片，当接收到电源电压信号时打开，并在打开后，所述控制芯片的第一端输出第一电压信号，并将所述第一电压信号输入给所述第一场效应管的漏极；所述控制芯片的第二端输入第二电压信号，并将所述第二电压信号输入给所述第一场效应管的源极；所述控制芯片的第三端输出第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述第一场效应管的栅极；通过将所述第一电压信号与所述第二电压信号进行比较，根据比较结果，对所述第一场效应管的打开和关断进行控制；

所述第一场效应管，当所述第二电压信号与所述第一电压信号的差值大于预设阈值时，所述第一场效应管导通；当所述第二电压信号与所述第一电压信号的差值大于预设阈值的负值时，所述第一场效应管关断；

所述第一电容与所述第一电阻，滤除所述第一场效应管打开时的尖峰的电流电压；

所述第二电容进行旁滤滤波。

2.根据权利要求1所述的电源防反接保护电路，其特征在于，所述电源防反接保护电路还包括静电保护电路；

所述静电保护电路并联在电源与接地线之间，对电源上的静电电压进行释放，并将所述电源上的输入电压信号经过静电电压释放后，转化为电源电压信号。

3.根据权利要求2所述的电源防反接保护电路，其特征在于，所述静电保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第三电容；

所述第一二极管的正极与电源、第二二极管的正极、第三电容的第一端相连接，所述第一二极管的负极与第三二极管的正极、第四二极管的正极相连接；所述第二二极管的负极与接电线、第三二极管的负极、第四二极管的负极、第三电容相连接。

4.根据权利要求1所述的电源防反接保护电路，其特征在于，所述电源防反接保护电路还包括第五二极管；

所述第五二极管的第一端接地，所述第五二极管的第二端与所述控制芯片的第四端、第二电容的第二端相连接。

5.根据权利要求1所述的电源防反接保护电路，其特征在于，所述控制芯片包括比较器、运算放大器、电荷泵、第二场效应管和第六二极管；

所述比较器的第一输入端为所述控制芯片的第一端，所述比较器的第一输入端与所述运算放大器的第二输入端、所述第一场效应管的漏极相连接，所述比较器的第二输入端为所述控制芯片的第二端，所述比较器的第二输入端与所述运算放大器的第一输入端、所述第二场效应管的漏极、所述第六二极管的正极、所述第一场效应管的源极相连接；所述比较器的输出端与所述第二场效应管的栅极相连接；所述运算放大器的输出端为所述控制芯片的第三端、所述运算放大器的输出端与第二场效应管的源极、第六二极管的负极所述第一场效应管的栅极相连接。

6.根据权利要求5所述的电源防反接保护电路，其特征在于，所述控制芯片还包括：第一电源和第二电源；

所述第一电源的第一端与所述比较器的第二输入端相连接，所述第一电源的第二端与所述运算放大器的第一输入端、所述第二场效应管的漏极、所述第六二极管的正极、所述第一场效应管的源极相连接；

所述第二电源的第一端与所述运算放大器的第二输入端相连接，所述第二电源的第二端与所述比较器的第一输入端、所述第一场效应管的漏极相连接。

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