CN211508615U - 一种电源防反接保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电源防反接保护电路，连接于电源输入端和被保护电路之间，用于当电源输入端接入正向电源电压时，防反接保护电路导通，电源输入端与被保护电路之间后呈现通路；当电源输入端接入反向电源电压时，防反接保护电路断开，电源输入端与被保护电路之间呈现断路，以进行防反接保护，防反接保护电路包括：报警模块和开关模块，报警模块连接至电压正输入端与电压负输入端之间，开关模块与报警模块并联，开关模块包括场效应管，电压偏置电路、分压电路、尖峰吸收电路、与场效应管电连接的软启动电路。本实用新型既可以防止电路正负极接反，烧毁元器件，同时又解决了电路电压下降，功耗过大等问题。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电源防反接技术领域，具体的，涉及一种电源防反接保护电路。
【背景技术】
在使用外接电源的电子设备中，如果电子设备的电源接反，会造成电子设备永久性的损坏。
防止消费者使用电子产品过程中，插反电源正负极，导致电子元器件烧毁。现在的电源防反接电路采用二极管，利用二极管的单向导通特性达到防止电源反接损坏电子设备的目的。但是，由于二极管的压降固定，造成其消耗的功率过大，产生较大热量，使得电路稳定性能降低，增加了维护成本。
【实用新型内容】
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种电源防反接保护电路，该电路利用了MOS管的开关特性，控制电路的导通和断开来设计防反接保护，解决了现有的二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种电源防反接保护电路，连接于电源输入端和被保护电路之间，用于当所述电源输入端接入正向电源电压时，所述防反接保护电路导通，所述电源输入端与所述被保护电路之间后呈现通路；当所述电源输入端接入反向电源电压时，所述防反接保护电路断开，所述电源输入端与所述被保护电路之间呈现断路，以进行防反接保护；所述电源输入端包括电压正输入端和电压负输入端，当电源的正极与所述电压正输入端相连且电池的负极与所述电压负输入端相连时，为电源正向连接；当电源的正极与所述电压负输入端相连且电源的负极与所述电压正输入端相连时，为电源反向连接；所述防反接保护电路包括：报警模块和开关模块，所述报警模块连接至所述电压正输入端与所述电压负输入端之间，所述开关模块与所述报警模块并联，当电源正向连接时，所述报警模块截止，所述开关模块导通，由所述防反接保护电路提供电压，为所述被保护电路供电；当电源反向连接时，所述报警模块导通并发出警报，所述开关模块截止，所述防反接保护电路截止供电；所述开关模块包括与串接于所述电源输入端与所述被保护电路之间的场效应管，电压偏置电路、分压电路、尖峰吸收电路、与所述场效应管电连接的软启动电路，所述电压偏置电路与所述场效应管的栅极电连接，用于在电源正向连接时对所述场效应管进行导通偏置，所述分压电路与所述场效应管的栅极电连接，用于为所述场效应管的栅极提供分压，所述尖峰吸收电路连接在所述场效应管源极和漏极的两端。
进一步的方案是，所述场效应管为NMOS管或PMOS管。
更进一步的方案是，所述NMOS管的漏极与所述电压负输入端电连接，所述NMOS管的源极通过电压负输出端连接至所述被保护电路的 NMOS元件的衬底。
更进一步的方案是，电压偏置电路包括电压偏置电阻，所述电压偏置电阻的一端与所述NMOS管的栅极电连接，所述电压偏置电阻的另一端连接在所述电压正输入端与电压正输出端之间。
更进一步的方案是，所述尖峰吸收电路包括电容C2以及电阻R3，所述电容C2的一端连接在所述电压正输入端与所述NMOS管的漏极之间，所述电容C2的另一端与所述电阻R3的一端电连接，所述电阻R3的另一端与所述NMOS管的源极电连接。
更进一步的方案是，所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻的两端分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
更进一步的方案是，所述防反接保护电路还包括二极管VZ1，所述二极管VZ1的两端通过所述分压电阻分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
更进一步的方案是，所述软启动电路包括电容C1，所述电容C1的两端通过所述二极管VZ1、所述分压电阻分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
更进一步的方案是，所述电源防反接保护电路还包括ESD保护电路，所述ESD保护电路连接于电源输入端和所述被保护电路之间，用于对所述被保护电路进行ESD保护。
更进一步的方案是，所述报警模块包括相互并联的蜂鸣器和发光二极管，以及与所述蜂鸣器串联的续流二极管，所述蜂鸣器的正极连接于所述电压负输入端，所述蜂鸣器的负极连接于所述电压正输入端，所述发光二极管的正极连接于所述电压负输入端，所述发光二极管的负极连接于所述电压正输入端，当所述电源正向连接时，所述蜂鸣器截止，所述发光二极管截止熄灭；当所述电源反向连接时，所述蜂鸣器导通并发声，所述发光二极管导通发光。
由此可见，本实用新型提供的电源防反接保护电路将作为保护用的场效应管与被保护电路串联连接，场效应管的栅极和源极分别连接被保护电路的电源端和接地端，其漏极连接被保护电路中场效应管元件的衬底，一旦被保护电路的电源极性反接，作为保护用的场效应管会形成断路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路。
所以，本实用新型既可以防止电路正负极接反，烧毁元器件，同时，又解决了电路电压下降，功耗过大等问题。
【附图说明】
图1是本实用新型一种电源防反接保护电路实施例的原理图。
图2是本实用新型一种电源防反接保护电路实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。
参见图1与图2，本实用新型的电源防反接保护电路，连接于电源输入端10和被保护电路2之间，用于当电源输入端10接入正向电源电压时，防反接保护电路导通，电源输入端10与被保护电路2之间后呈现通路；当电源输入端10接入反向电源电压时，防反接保护电路断开，电源输入端 10与被保护电路2之间呈现断路，以进行防反接保护。
其中，电源输入端10包括电压正输入端11和电压负输入端12，当电源1的正极与电压正输入端11相连且电池的负极与电压负输入端12相连时，为电源正向连接；当电源1的正极与电压负输入端12相连且电源的负极与电压正输入端11相连时，为电源反向连接。
在本实施例中，防反接保护电路包括：报警模块20和开关模块30，报警模块20连接至电压正输入端11与电压负输入端12之间，开关模块 30与报警模块20并联，当电源正向连接时，报警模块20截止，开关模块 30导通，由防反接保护电路提供电压，为被保护电路2供电；当电源反向连接时，报警模块20导通并发出警报，开关模块30截止，防反接保护电路截止供电。
其中，开关模块30包括与串接于电源输入端10与被保护电路2之间的场效应管31，电压偏置电路32、分压电路33、尖峰吸收电路34、与场效应管31电连接的软启动电路35，电压偏置电路32与场效应管31的栅极电连接，用于在电源正向连接时对场效应管31进行导通偏置，分压电路 33与场效应管31的栅极电连接，用于为场效应管31的栅极提供分压，尖峰吸收电路34连接在场效应管31源极和漏极的两端。
在本实施例中，场效应管31为NMOS管或PMOS管。当场效应管31 为NMOS管Q1时，NMOS管Q1的漏极与电压负输入端12电连接，NMOS 管Q1的源极通过电压负输出端(VOUT-)连接至被保护电路2的NMOS 元件的衬底。
其中，电压偏置电路32包括电压偏置电阻R1，电压偏置电阻R1的一端与NMOS管Q1的栅极电连接，电压偏置电阻R1的另一端连接在电压正输入端11与电压正输出端(VOUT+)之间。
其中，尖峰吸收电路34包括电容C2以及电阻R3，电容C2的一端连接在电压正输入端11与NMOS管Q1的漏极之间，电容C2的另一端与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与NMOS管Q1的源极电连接。
其中，分压电路33包括分压电阻R2，分压电阻R2的两端分别连接至NMOS管Q1的栅极和漏极之间。
在本实施例中，防反接保护电路还包括二极管VZ1，二极管VZ1的两端通过分压电阻R2分别连接至NMOS管Q1的栅极和漏极之间。
其中，软启动电路35包括电容C1，电容C1的两端通过二极管VZ1、分压电阻R2分别连接至NMOS管Q1的栅极和漏极之间。
其中，电源防反接保护电路还包括ESD保护电路3，ESD保护电路3 连接于电源输入端10和被保护电路2之间，用于对被保护电路2进行ESD 保护。本实用新型通过ESD保护电路3对被保护电路2进行ESD保护的同时，通过防反接电路对整个电路系统进行电源电压防反接保护，以避免因不正常操作导致电源电压反接时，对整个电路系统造成烧毁等问题。
在本实施例中，报警模块20包括相互并联的蜂鸣器21(B1)和发光二极管22(LED)，以及与所述蜂鸣器串联的续流二极管(未示出)，蜂鸣器21的正极连接于电压负输入端12，蜂鸣器21的负极连接于电压正输入端11，发光二极管22的正极连接于电压负输入端12，发光二极管22 的负极连接于电压正输入端11，当电源正向连接时，蜂鸣器21截止，发光二极管22截止熄灭；当电源反向连接时，蜂鸣器21导通并发声，发光二极管22导通发光。
综上可得，当电源反向连接时，能发出警报，并且停止为被保护电路 2供电。因而，所述防反接保护电路在实际应用中较人性化，有效防止了由于人为误操作造成烧毁电路及其他部件，提高了电路的可靠性和安全性，降低了电路的维修成本。另外，防反接保护电路中选用了内阻小，电流流过量大时损耗低的场效应管31作为防反接的主要元器件，克服了二极管或整流桥作为防反接元件的不利因素。
在实际应用中，NMOS管Q1通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间，电压偏置电阻R1为NMOS管Q1提供电压偏置，利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止电源反接，给负载带来损坏。当电源正向连接时，电压偏置电阻R1提供VGS电压，MOS管饱和导通。当电源反向连接时，MOS管不能导通，所以起到防反接作用，解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。
具体地，分压电阻R2为MOS管栅极提供分压，二极管VZ1防止MOS 管栅源电压过高击穿管子，电容C1实现电路软启动，电容C2、电阻R3 为了消除MOS管导通瞬间的产生的尖峰。
由此可见，本实用新型提供的电源防反接保护电路将作为保护用的场效应管31与被保护电路2串联连接，场效应管31的栅极和源极分别连接被保护电路2的电源端和接地端，其漏极连接被保护电路2中场效应管元件的衬底，一旦被保护电路2的电源极性反接，作为保护用的场效应管31 会形成断路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路。
所以，本实用新型既可以防止电路正负极接反，烧毁元器件，同时，又解决了电路电压下降，功耗过大等问题。
需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电源防反接保护电路，其特征在于，连接于电源输入端和被保护电路之间，用于当所述电源输入端接入正向电源电压时，所述防反接保护电路导通，所述电源输入端与所述被保护电路之间后呈现通路；当所述电源输入端接入反向电源电压时，所述防反接保护电路断开，所述电源输入端与所述被保护电路之间呈现断路，以进行防反接保护；
所述电源输入端包括电压正输入端和电压负输入端，当电源的正极与所述电压正输入端相连且电池的负极与所述电压负输入端相连时，为电源正向连接；当电源的正极与所述电压负输入端相连且电源的负极与所述电压正输入端相连时，为电源反向连接；
所述防反接保护电路包括：
报警模块和开关模块，所述报警模块连接至所述电压正输入端与所述电压负输入端之间，所述开关模块与所述报警模块并联，当电源正向连接时，所述报警模块截止，所述开关模块导通，由所述防反接保护电路提供电压，为所述被保护电路供电；当电源反向连接时，所述报警模块导通并发出警报，所述开关模块截止，所述防反接保护电路截止供电；
所述开关模块包括与串接于所述电源输入端与所述被保护电路之间的场效应管，电压偏置电路、分压电路、尖峰吸收电路、与所述场效应管电连接的软启动电路，所述电压偏置电路与所述场效应管的栅极电连接，用于在电源正向连接时对所述场效应管进行导通偏置，所述分压电路与所述场效应管的栅极电连接，用于为所述场效应管的栅极提供分压，所述尖峰吸收电路连接在所述场效应管源极和漏极的两端。
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：
所述场效应管为NMOS管或PMOS管。
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NMOS管的漏极与所述电压负输入端电连接，所述NMOS管的源极通过电压负输出端连接至所述被保护电路的NMOS元件的衬底。
4.根据权利要求3所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述电压偏置电路包括电压偏置电阻，所述电压偏置电阻的一端与所述NMOS管的栅极电连接，所述电压偏置电阻的另一端连接在所述电压正输入端与电压正输出端之间。
5.根据权利要求2所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述尖峰吸收电路包括电容C2以及电阻R3，所述电容C2的一端连接在所述电压正输入端与所述NMOS管的漏极之间，所述电容C2的另一端与所述电阻R3的一端电连接，所述电阻R3的另一端与所述NMOS管的源极电连接。
6.根据权利要求2所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述分压电路包括分压电阻，所述分压电阻的两端分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
7.根据权利要求6所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述防反接保护电路还包括二极管VZ1，所述二极管VZ1的两端通过所述分压电阻分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
8.根据权利要求7所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述软启动电路包括电容C1，所述电容C1的两端通过所述二极管VZ1、所述分压电阻分别连接至所述NMOS管的栅极和漏极之间。
9.根据权利要求1至8任一项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ESD保护电路，所述ESD保护电路连接于电源输入端和所述被保护电路之间，用于对所述被保护电路进行ESD保护。
10.根据权利要求1至8任一项所述的电源防反接保护电路，其特征在于：
所述报警模块包括相互并联的蜂鸣器和发光二极管，以及与所述蜂鸣器串联的续流二极管，所述蜂鸣器的正极连接于所述电压负输入端，所述蜂鸣器的负极连接于所述电压正输入端，所述发光二极管的正极连接于所述电压负输入端，所述发光二极管的负极连接于所述电压正输入端，当所述电源正向连接时，所述蜂鸣器截止，所述发光二极管截止熄灭；当所述电源反向连接时，所述蜂鸣器导通并发声，所述发光二极管导通发光。
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|---|---|---|---|
| CN201922400664.8U CN211508615U (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种电源防反接保护电路 |
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| CN201922400664.8U CN211508615U (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种电源防反接保护电路 |
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| CN211508615U true CN211508615U (zh) | 2020-09-15 |
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| CN201922400664.8U Active CN211508615U (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种电源防反接保护电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112653115A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-13 | 同方电子科技有限公司 | 防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路 |
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2019
- 2019-12-27 CN CN201922400664.8U patent/CN211508615U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112653115A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-13 | 同方电子科技有限公司 | 防反接、过欠压保护与隔离开关机多模块并联输入电路 |
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